Nuevo metamaterial enfría pasivamente el cuerpo humano casi 5 grados Celsius

En un escenario cada vez más pronunciado de calentamiento global, este metatejido es capaz de enfriar tanto a las personas como a las cosas.

A medida que el mundo se calienta más con el cambio climático, uno de los desafíos continuos que enfrentarán los humanos es simplemente sobrevivir al empeoramiento del calor, y se espera que los aumentos de temperatura proyectados traigan olas de calor cada vez más mortales, incluso haciendo que algunas partes del mundo sean inhabitables.

Contra un calor tan fuerte, un nuevo material desarrollado por científicos en China podría tener el potencial de ayudar a mantener los cuerpos humanos mucho más frescos, gracias a una tela que refleja la luz y el calor en un grado notable.

Este campo incipiente de la tecnología se llama gestión térmica personal (PTM), y en un nuevo estudio, los investigadores dicen que su «metatejido» algún día podría ayudar a los usuarios a vencer el estrés por calor excesivo.

«La metatela exhibe un rendimiento de enfriamiento radiativo eficiente y proporciona la transpirabilidad necesaria y la comodidad de uso para PTM», explica en un nuevo artículo un equipo dirigido por el primer autor Shaoning Zeng de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong.

En este caso, el metatejido utiliza nanopartículas compuestas de óxido de titanio y ácido poliláctico laminadas con una capa delgada de politetrafluoroetileno (PTFE) y está diseñado para reflejar fuertemente la luz, abarcando tanto la luz visible (VIS) como las longitudes de onda en el infrarrojo medio (MIR) y rangos ultravioleta (UV).

En teoría, al reflejar gran parte de la luz a través de esas longitudes de onda, el material también debería reflejar el calor antes de que tenga la oportunidad de ser absorbido.

«Una distribución tan amplia de nanopartículas, cuando se combina con nanoperlas de PTFE, proporciona reflectancia y dispersión de amplio espectro en la banda UV-VIS-NIR [infrarrojo cercano]», escriben los investigadores en su estudio.

Para probar el potencial de enfriamiento del metatejido bajo la luz solar, los investigadores probaron el material en condiciones de cielo despejado en Guangzhou, China, midiendo la temperatura del tejido en comparación con otros materiales comunes que se encuentran en un panel.

Foto del metatejido resultante. (Zeng et al., Science, 2021).

«Bajo la irradiancia solar máxima entre las 11:00 y las 15:00, la temperatura del metatejido era aproximadamente 5.0 °, 6.8 °, 7.0 °, 5.8 ° y 10.2 °C más baja que la del algodón, spandex, gasa, lino, y simuladores de piel desnuda, respectivamente», explican los investigadores.

En otra prueba más cercana a las condiciones del mundo real, un voluntario se reclinó bajo la luz solar directa durante una hora mientras usaba un chaleco especial, hecho de metatejido en una mitad y una tela de algodón comercial en el otro lado.

Una cámara térmica externa midió una diferencia de temperatura de 3.4 °C entre los dos lados del chaleco, pero los sensores térmicos debajo de las telas mostraron que la diferencia debajo del chaleco era más pronunciada, con la mitad del metatejido aproximadamente 4.8 °C más fría que la cubierta de algodón lado.

Una vez desnudada, la piel debajo de la metatela (derecha) se muestra significativamente más fría que la piel debajo de la tela de algodón (izquierda). Crédito: Zeng et al., Science, 2021.

En otro experimento en el que el metatejido se colocó sobre un automóvil, la temperatura interior del automóvil era aproximadamente 30 °C más fría que la de un automóvil sin cubierta, y aproximadamente 27 °C más fría que el interior de un automóvil con una cubierta de vehículo comercial.

Si bien el metatejido ciertamente muestra una promesa considerable para enfriar tanto a las personas como a las cosas, queda por ver qué tan efectiva podría ser la reflectancia para personas en movimiento que usan el tejido como ropa, ya que los resultados informados aquí solo involucraron sujetos y objetos estacionarios.

Tampoco se comprende todavía cómo el material se enfrentaría a los tintes y colores, lo que puede afectar su capacidad para reflejar la luz, pero es de esperar que la investigación y la experimentación futuras puedan abordar estas incógnitas.

En el lado positivo, los investigadores dicen que el material es compatible con las técnicas de costura comerciales y exhibe propiedades mecánicas comparables a las de las telas comerciales, incluida la durabilidad y la resistencia al agua.

El equipo estima que el metatejido es económico de producir, quizás solo agregue alrededor de un 10 por ciento a los costos de fabricación de ropa típica, dijeron los investigadores a Science News.

Si los socios de fabricación se suman, los investigadores tienen la esperanza de que los productos fabricados con el metatejido estén disponibles en tan solo un año.

«Estos resultados muestran el gran potencial de las aplicaciones comerciales en varios escenarios complejos, como textiles inteligentes, productos de protección solar, transporte logístico», escriben los autores en su artículo. «Mediante el bordado, el corte y la costura, el metatejido se puede integrar en varios productos para diferentes escenarios, como ropa, carpas, fundas para automóviles, cortinas y toldos».

Los hallazgos se informan en Science.

Fuente: ScienceAlert. Edición: MP.