MADRID, 11 oct. (EUROPA PRESS) –
Ingenieros japoneses han producido un tejido que puede responder a los cambios de temperatura para calentar o enfriar a su usuario según corresponda.
tejido avanzado está hecho con hilos a escala nanométrica que contienen un material de cambio de fase en su núcleo que puede almacenar y liberar grandes cantidades de calor cuando el material cambia de fase de líquido a sólido.
Combinando los hilos con recubrimientos 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.
Un artículo que describe la técnica de fabricación. fue publicado en ACS Nano.
Muchas ocupaciones, desde bomberos hasta trabajadores agrícolas, implicar ambientes duros de calor o frío. Las cámaras frigoríficas, las pistas de patinaje sobre hielo, las forjas de acero, las panaderías y muchos otros lugares de trabajo exigen que los trabajadores pasen con frecuencia entre temperaturas diferentes y, en ocasiones, extremas.
Tales cambios regulares de temperatura no solo son incómodos, también pueden causar enfermedades o incluso lesiones, y requieren un engorroso cambio constante de ropa. Un suéter mantendrá caliente a un trabajador en un casillero de carnes frías, pero podría sobrecalentar al mismo trabajador al salir de ese espacio.
Una opción para aliviar el estrés por calor o frío para aquellos trabajadores, o cualquier otra persona, desde atletas hasta viajeros, que experimentan tal incomodidad, 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 usan 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 formas. 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.
Desafortunadamente, la rigidez intrínsecamente fuerte de los PCM en su forma sólida y las fugas cuando son líquidos ha impedido hasta ahora su aplicación en el campo de la regulación térmica portátil. Se han probado varias estrategias diferentes, incluida la microencapsulación (en la que el PCM, como la parafina, se recubre en cápsulas extremadamente pequeñas), para mejorar la “eficiencia del embalaje” para superar los problemas de rigidez y fugas.
“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 en el Instituto de Ingeniería de Fibras de la Universidad de Shinshu. “Peor aún, esta opción ofrece una flexibilidad insuficiente para cualquier aplicación portátil realista”.
Así que 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, generalmente 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 en el que la repulsión electrostática de la carga acumulada es mayor que la tensión superficial y esto da como resultado un chorro de líquido extremadamente fino. A medida que el chorro de líquido se seca durante el vuelo, se alarga aún más por la misma repulsión electrostática que dio origen al chorro, y la fibra ultrafina resultante se recoge en un tambor.
El electrohilado coaxial es muy similar, pero involucra dos o más soluciones de polímero alimentadas desde hileras vecinas, lo que permite la producción de nanofibras recubiertas o huecas. Estas fibras de núcleo y cubierta tienen una estructura similar al cable coaxial que podría usarse en estéreo, pero son mucho, mucho más pequeñas.
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 trabajaría el textil y la precisión de la regulación térmica, los investigadores combinaron el material PCM con otras dos tecnologías de regulación térmica personal.
La combinación de materiales fotosensibles (aquellos que reaccionan ante la presencia de energía solar) con PCM ofrece potencialmente la posibilidad de aumentar aún más la capacidad de almacenamiento de energía del textil. Además, recubrir el material compuesto con polímeros que convierten la electricidad en calor (un recubrimiento conductor electrotérmico) puede compensar una expansión similar del almacenamiento de energía. en caso de que el trabajador esté en condiciones nubladas, lluviosas o bajo techo.
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