Un equipo de ingenieros textiles consiguió desarrollar un tejido tejido con nanohilos ultrafinos, fabricados en parte con materiales y sustancias avanzadas que se combinan para producir un tejido capaz de responder a los cambios de temperatura, para calentar y enfriar a su portador, según sea pertinente.
Para obtener esta tecnología, científicos de materiales han diseñado un tejido avanzado con hilos a escala nanométrica, que contienen en su núcleo un material de cambio de fase que puede almacenar y liberar grandes cantidades de calor, una vez que el material cambia de estado líquido a sólido.
Científicos desarrollaron una tela de temperatura autorregulable
Combinando los hilos con revestimientos electrotérmicos y fototérmicos que mejoran el efecto, en esencia han desarrollado un tejido que puede enfriar rápidamente al usuario y calentarlo a medida que cambian las condiciones.
Una opción para aliviar el estrés por calor o frío que puede generar la exposición a temperaturas extremas, un escenario al que pueden enfrentarse desde atletas hasta turistas, es la tecnología emergente de textiles de gestión térmica personal. Estos tejidos pueden controlar directamente la temperatura de áreas localizadas alrededor del cuerpo.
Tales telas a menudo utilizan materiales de cambio de fase (PCM) que pueden almacenar y luego liberar grandes cantidades de calor cuando el material cambia de fase (o estado de la materia, por ejemplo, de sólido a líquido).
Uno de estos materiales es la parafina, que en principio se puede incorporar a un material textil de diferentes maneras. Cuando la temperatura del ambiente que rodea a la parafina alcanza su punto de fusión, su estado físico cambia de sólido a líquido, lo que implica una absorción de calor. Luego se libera calor cuando la temperatura alcanza el punto de congelación de la parafina.
“El problema aquí ha sido que los métodos de fabricación para las microcápsulas de cambio de fase son complejos y muy costosos”, dijo Hideaki Morikawa, autor correspondiente del artículo e ingeniero textil avanzado del Instituto de Ingeniería de Fibras de la Universidad de Shinshu. “Peor aún, esta opción ofrece una flexibilidad insuficiente para cualquier aplicación portátil realista”.
Frente a este escenario, los investigadores recurrieron a una opción llamada electrohilado coaxial. El electrohilado es un método de fabricación de fibras extremadamente finas con diámetros del orden de nanómetros. Cuando una solución de polímero contenida en un depósito a granel, normalmente una jeringa con una aguja en la punta, se conecta a una fuente de alimentación de alto voltaje, la carga eléctrica se acumula en la superficie del líquido. Pronto se alcanza un punto donde la repulsión electrostática de la carga acumulada es mayor que la tensión superficial y esto da como resultado un chorro extremadamente fino del líquido. A medida que el chorro de líquido se seca durante el vuelo, se alarga aún más por la misma repulsión electrostática que dio lugar al chorro, y la fibra ultrafina resultante se recoge en un tambor.
En este caso, los investigadores encapsularon el PCM en el centro de la nanofibra electrohilada para resolver el problema de la fuga de PCM. Además de esto, las fibras ultrafinas permiten una flexibilidad extremadamente favorable apropiada para la ropa humana.
Para ampliar aún más la gama de entornos de trabajo en los que funcionaría el textil y la precisión de la regulación térmica, los investigadores combinaron el material PCM con otras dos tecnologías de regulación térmica personal.
Los investigadores combinaron tres variantes de material fotosensible: PCM, absorbentes solares de polidopamina y nanotubos de carbono, y polímeros electroconductores hechos de poli (3,4-etilendioxitiofeno): poliestirenosulfonato (conocido como ‘PEDOT: PSS’) – en un solo termorregulador ‘trimodo’ y textil portátil. Esta estructura multinúcleo y envolvente permite la cooperación sinérgica entre sus diversos componentes y ofrece una regulación térmica bajo demanda que puede adaptarse a una amplia gama de cambios de temperatura ambiental.
Los investigadores ahora tienen como objetivo mejorar aún más las propiedades de transición de fase de la tela y desarrollar aplicaciones prácticas y portátiles para su material, que tiene la ambición de estar presente próximamente en prendas de vestir pensadas para escenarios específicos, con temperaturas extremas.