Una tela refrescante a base de tiza

Un revestimiento duradero a base de tiza -Arcilla terrosa blanca- es capaz de enfríar el aire debajo de un tejido tratado en hasta más de 4 grados Celsius, superando problemas de sostenibilidad en los materiales utilizados.

"Si caminas al aire libre bajo la luz del sol, te calentarás cada vez más porque tu cuerpo y tu ropa absorben la luz ultravioleta (UV) y la luz infrarroja cercana (IR cercana) del sol", dice Trisha L. Andrew, química y científica de materiales en la Universidad de Massachusetts Amherst, miembro del equipo que ha inventado el revestimiento. "Y mientras estés vivo, tu cuerpo genera calor, que también se puede considerar luz".

Para que la gente esté más cómoda al aire libre, los científicos han estado desarrollando textiles que desvían simultáneamente los rayos del sol y expulsan el calor corporal natural, un proceso conocido como enfriamiento radiativo. Algunos de esos materiales tienen partículas sintéticas que refractan la luz, como dióxido de titanio u óxido de aluminio, incrustadas en fibras hiladas. Otros utilizan polímeros orgánicos, como el difluoruro de polivinilideno, que requieren sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas como PFAS o sustancias químicas para siempre, en sus procesos de producción para crear textiles que reflejan la luz.

Pero aumentar la escala de fabricación de estos materiales para su comercialización no es sostenible, según Andrew. Por ello, el equipo se propuso desarrollar un revestimiento textil que haga lo mismo utilizando materiales naturales o benignos para el medio ambiente.

Anteriormente, Andrew y sus colegas crearon una técnica sencilla para aplicar revestimientos de polímeros duraderos sobre tejidos llamada deposición química en fase de vapor (CVD). El método combina la síntesis y la deposición en el mismo paso: injertar una fina capa de polímero sobre textiles comerciales con menos pasos y un menor impacto ambiental que otras formas de aplicar revestimientos.

Por ello, inspirados por los yesos a base de piedra caliza triturada que se utilizaban históricamente para mantener las casas frescas en lugares extremadamente soleados, Patamia y Yee trabajaron en la innovación de un proceso para integrar carbonato de calcio (el componente principal de la piedra caliza y la tiza) así como sulfato de bario biocompatible sobre el polímero aplicado mediante CVD. Las pequeñas partículas de carbonato de calcio son buenas para reflejar las longitudes de onda visibles y cercanas al infrarrojo, y las partículas de sulfato de bario reflejan la luz ultravioleta.

Los investigadores trataron pequeños cuadrados de tela y aplicaron una capa de poli(2-hidroxietil acrilato) de 5 micrómetros de espesor, sumergiendo repetidamente los cuadrados tratados con polímero 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 más uniformes, y la tela desarrolla un acabado mate y calcáreo. Patamia dice 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 tanto la luz ultravioleta como la luz infrarroja cercana.

Los investigadores probaron las capacidades de enfriamiento de las telas tratadas y no tratadas al aire libre en un día soleado cuando la temperatura medía más de 32 grados Celsius. Observaron temperaturas del aire debajo de la tela tratada que registraban 4 grados más frías que la temperatura ambiente a media tarde. La diferencia fue aún mayor, un máximo de 8 grados, entre la tela tratada y la no tratada, lo que calentó el aire debajo de la muestra.

"Vemos un verdadero efecto de enfriamiento", dice Evan D. Patamia, miembro del equipo. "Lo que está debajo de la muestra se siente más frío que estar a la sombra".

Como evaluación final del revestimiento de polímero mineral, Yee simuló la fricción y el impacto del detergente para ropa en una lavadora. Descubrió que el revestimiento no se desgastaba 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 ella forma parte de una empresa emergente que está ampliando el proceso de CVD para rollos de tela, que tienen alrededor de 1,50 metros de ancho y 91 metros de largo. Andrew explica que esta empresa podría proporcionar una forma de traducir las innovaciones de Patamia y Yee a una producción a escala piloto.

"Lo que hace que nuestra técnica sea única es que podemos hacerla en casi cualquier tela disponible comercialmente y convertirla en algo que pueda mantener a las personas frescas", concluye Patamia. "Sin ningún aporte de energía, podemos reducir el calor que siente una persona, lo que podría ser un recurso valioso cuando las personas luchan por mantenerse frescas en entornos extremadamente calurosos".

La investigación se presentará en la reunión de otoño de la American Chemical Society.