Desarrollan el primer tejido que regula dinámicamente el calor que pasa a través de él

Científicos desarrollan el primer tejido para enfriar o aislar automáticamente según las condiciones.

A pesar de décadas de innovación en telas con propiedades térmicas de alta tecnología que mantienen frescos a los corredores de maratón o calientes a los excursionistas alpinos, nunca ha habido un material que cambie sus propiedades aislantes en respuesta al medio ambiente. Hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de Maryland han creado un tejido que puede regular automáticamente la cantidad de calor que lo atraviesa según las condiciones.

Por ejemplo, cuando las condiciones son cálidas y húmedas, como las de un cuerpo sudado en un día de verano, la tela permite que pase la radiación infrarroja (calor radiante).

Cuando las condiciones se vuelven más frías y secas, el tejido reduce el calor que se escapa.

La radiación infrarroja es una de las principales formas en que el cuerpo libera calor y es el foco de esta nueva tecnología.

“Esta es la primera tecnología que nos permite controlar dinámicamente la radiación infrarroja”, dijo YuHuang Wang, profesor de química y bioquímica de la UMD y uno de los autores del artículo.

Los investigadores crearon la tela a partir de hilados especialmente diseñados recubiertos con un metal conductor que permite, en condiciones de calor y humedad, que las hebras de hilo se compacten y activen el recubrimiento, lo que cambia la forma en que el tejido interactúa con la radiación infrarroja para permitir más calor.

Se refieren a la acción como “activación” de la radiación infrarroja, que actúa como una persiana sintonizable para transmitir o bloquear el calor.

El hilo base para este nuevo textil está creado con fibras hechas de dos materiales sintéticos diferentes: uno absorbe agua y el otro lo repele.

Las hebras están recubiertas con nanotubos de carbono, una clase especial de metal conductor ligero, a base de carbono.

Debido a que los materiales en las fibras resisten y absorben el agua, las fibras se deforman cuando se exponen a la humedad, como la que rodea a un cuerpo sudoroso.

Esa distorsión acerca las hebras del hilo, lo que hace dos cosas.

En primer lugar, abre los poros de la tela.

Esto tiene un pequeño efecto de enfriamiento porque permite que el calor escape.

Segundo, y más importante, modifica el acoplamiento electromagnético entre los nanotubos de carbono en el recubrimiento.

“Se puede pensar en este efecto de acoplamiento como la flexión de una antena de radio para cambiar la longitud de onda o la frecuencia con la que resuena”, dijo Wang.

“Es una forma muy simplificada de pensarlo, pero imagínese acercando dos antenas para regular el tipo de onda electromagnética que captan.

Cuando las fibras se acercan, la radiación con la que interactúan cambia. En la ropa, eso significa que la tela interactúa con el calor que irradia el cuerpo humano “.

Dependiendo de la afinación, la tela bloquea la radiación infrarroja o permite que pase.

La reacción es casi instantánea, por lo que antes de que la gente se dé cuenta de que se está calentando, la prenda ya podría estar enfriándolos.

Por otro lado, cuando un cuerpo se enfría, el mecanismo de cierre dinámico funciona a la inversa para atrapar el calor.

“El cuerpo humano es un radiador perfecto. Emite calor rápidamente “, dijo Min Ouyang, profesor de física en la UMD y el otro autor del artículo.

“La única manera de regular el radiador ha sido quitarse la ropa o ponerse la ropa. Pero este tejido es un verdadero regulador bidireccional “.

De acuerdo con el artículo de Science, este es el primer textil que puede regular el intercambio de calor con el medio ambiente.

“Este trabajo pionero proporciona una nueva y emocionante característica intercambiable para la ropa de ajuste cómodo”, dijo Ray Baughman, profesor de química en la Universidad de Texas que no participó en el estudio.

“Se sabía que los textiles aumentan la porosidad en respuesta al sudor o al aumento de la temperatura, así como los textiles que transmiten la radiación infrarroja asociada con las temperaturas corporales.

Sin embargo, nadie antes había encontrado una manera de cambiar tanto la porosidad como la transparencia infrarroja de un tejido para proporcionar mayor comodidad en respuesta a las condiciones ambientales”.

Se necesita más trabajo antes de que se pueda comercializar el tejido, pero según los investigadores, los materiales utilizados para la fibra base están fácilmente disponibles y el recubrimiento de carbono se puede agregar fácilmente durante el proceso estándar de secado.

“Creo que es muy emocionante poder aplicar este fenómeno de compuerta al desarrollo de un textil que tiene la capacidad de mejorar la funcionalidad de la ropa y otras telas”, dijo Ouyang.

Fuente: UMD