Un revestimiento a base de yeso crea un tejido refrigerante que resiste a los lavados
En el calor abrasador del verano, cualquier persona que pase tiempo afuera: atletas, jardineros, niños en el parque o las personas que van a la playa, podría beneficiarse de un tejido refrigerante. Si bien hay algunos textiles que reflejan los rayos del sol o transfieren calor fuera del cuerpo, las opciones actuales requieren fibras o procesos de fabricación complejos. Pero ahora, los investigadores informan de un revestimiento duradero a base de yeso que enfría el aire debajo del tejido tratado hasta 13 grados Celsius.
Evan D. Patamia, estudiante de la Universidad de Massachusetts Amherst, presenta los resultados de su equipo en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS). “Si te expones a la luz solar, tu temperatura aumentará porque el cuerpo y la ropa absorben la luz ultravioleta (UV) e infrarroja cercana (NIR) del sol”, dice Trisha L. Andrew, química y científica de materiales que trabaja con Patamia. “Y mientras estás vivo, el cuerpo genera calor, que también se puede considerar como luz”.
Para que las personas se sientan más cómodas en el exterior, los científicos han desarrollado textiles que desvían los rayos del sol y también expulsan el calor corporal natural, un proceso conocido como enfriamiento radiactivo. Algunos de estos materiales contienen partículas sintéticas que refractan la luz, como el dióxido de titanio o el óxido de aluminio, incrustadas en fibras textiles. Otros utilizan polímeros orgánicos, como el difluoruro de polivinilideno, que precisan sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas como PFAS o sustancias químicas eternas, en sus procesos de producción para crear textiles reflectantes de la luz.
Pero la fabricación de estos materiales para su comercialización no es sostenible, según Andrew. Entonces, planteó la pregunta a los miembros del equipo de investigación de Patamia y Megan K. Yee: “¿Podemos desarrollar un revestimiento textil que haga lo mismo con materiales naturales o ambientalmente benignos?”.
Refrigeración natural
Anteriormente, Andrew y sus colegas habían creado una técnica sencilla para aplicar revestimientos de polímero duraderos sobre un tejido llamada deposición química de vapor (CVD). El método combina la síntesis y la deposición en la misma etapa: insertar una delgada capa de polímero sobre textiles comerciales con menos etapas y menos impacto ambiental que otras formas de adherir revestimientos.
Así, inspirados en los yesos a base de piedra caliza triturada, los cuales se han utilizado históricamente para mantener las casas frías en lugares extremadamente soleados, Patamia y Yee trabajaron en la innovación de un proceso para integrar el carbonato de calcio, el componente principal de la piedra caliza y la tiza, así como el sulfato de bario biocompatible en un polímero aplicado por deposición de vapor. Las partículas pequeñas de carbonato de calcio son buenas para reflejar longitudes de onda visibles y de infrarrojo cercano, mientras que las partículas de sulfato de bario reflejan la luz ultravioleta.
Más fresco que estar a la sombra
Para tratar pequeños cuadrados de tejido, los investigadores aplicaron una capa de poli(2-hidroxietil acrilato) de 5 micrómetros de espesor y sumergieron repetidamente los cuadrados tratados con polímeros en soluciones que contenían iones de calcio o bario, y soluciones que contenían iones de carbonato o sulfato. Con cada inmersión, los cristales se hacen más grandes y uniformes, y el tejido desarrolla un acabado calcáreo y mate. Patamia explica que, al cambiar el número de ciclos de inmersión, las partículas se pueden ajustar para alcanzar la distribución de tamaño ideal (entre 1 y 10 micrómetros de diámetro) para reflejar la luz UV y NIR.
Los investigadores probaron las capacidades de enfriamiento de los tejidos tratados y no tratados en el exterior en un día soleado en el que la temperatura fue de más de 32 °C. Observaron que la temperatura del aire debajo del tejido tratado era 13 °C más fría que la temperatura ambiente a media tarde. La diferencia fue aún mayor, un máximo de 9,5 °C, entre el tejido tratado y el no tratado, que calentó el aire debajo de la muestra. “Vemos un verdadero efecto de enfriamiento”, dice Patamia. “Lo que hay debajo de la muestra está más fresco que estar a la sombra”.
Como evaluación final del revestimiento de polímero mineral, Yee simuló la fricción y el impacto del jabón para la ropa en una lavadora. Descubrió que el revestimiento no se había desgastado y que el material conservaba su capacidad de enfriamiento.
“Hasta ahora, en nuestros procesos, hemos estado limitados por el tamaño de nuestro equipo de laboratorio”, dice Andrew. Pero es parte de una empresa emergente que está escalando el proceso de CVD para los rollos de tejido, que tienen unos 1,5 metros de ancho y 90 metros de largo. Andrew explica que esta iniciativa podría proporcionar una manera de traducir las innovaciones de Patamia y Yee en una producción a escala piloto.
“Lo que hace que nuestra técnica sea única es que podemos hacerlo en casi cualquier tejido disponible comercialmente y convertirlo en algo que pueda mantener a las personas frescas”, concluye Patamia. “Sin ningún aporte de energía, somos capaces de reducir el calor que una persona siente, lo que podría ser un recurso valioso para las personas que luchan por mantenerse frescas en entornos extremadamente calurosos”.
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