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Ropa que se limpia sola
Investigadores de la Universidad de Monash, en Victoria, Australia, han encontrado una manera de recubrir las fibras con nanocristales de dióxido de titanio, que degradan los alimentos y la suciedad a la luz del sol. Los investigadores, liderados por un químico orgánico e investigador de nanomateriales Walid Daoud , han elaborado fibras naturales como la lana, la seda y el cáñamo que eliminarán automáticamente la comida, la suciedad e incluso las manchas de vino tinto cuando se expongan a la luz solar.
El vino se habrá ido: Las fibras de lana deben modificarse químicamente para recibir una capa estable de nanocristales de dióxido de titanio, que degradan la materia orgánica a la luz del sol. Las manchas de vino tinto no dejan fibras sin recubrir incluso después de 20 horas (arriba a la derecha); Las fibras recubiertas de nanocristales sin modificar muestran algunas manchas (centro a la derecha). La mancha casi desaparece en las fibras químicamente modificadas debido a los nanocristales firmemente adheridos (abajo a la derecha).
Daoud y sus colegas recubren las fibras con una capa delgada e invisible de nanopartículas de dióxido de titanio. El dióxido de titanio, que se utiliza en protectores solares, pasta de dientes y pintura, es un fotocatalizador fuerte: en presencia de luz ultravioleta y vapor de agua, forma radicales hidroxilo, que oxidan o descomponen la materia orgánica. Sin embargo, dice Daoud, estos nanocristales no pueden descomponer la lana y son inofensivos para la piel. Además, el revestimiento no cambia el aspecto ni el tacto de la tela.
Cuando quemas algo, lo oxidas, dice Jeffrey Youngblood , profesor de ingeniería de materiales en la Universidad de Purdue, que está desarrollando materiales autolimpiantes que repelen el aceite. Este [recubrimiento de dióxido de titanio] está quemando materia orgánica a temperatura ambiente en presencia de luz.
El dióxido de titanio también puede destruir patógenos como las bacterias en presencia de la luz solar al romper las paredes celulares de los microorganismos. Esto debería hacer que las telas autolimpiantes sean especialmente útiles en hospitales y otros entornos médicos. Daoud dice que la propiedad de autolimpieza se convertirá en una característica estándar de los futuros textiles y otros materiales de uso común para mantener la higiene y prevenir la propagación de infecciones patógenas, particularmente porque los microorganismos patógenos pueden sobrevivir en las superficies textiles hasta por tres meses.
La idea de utilizar dióxido de titanio para hacer superficies autolimpiables no es nueva. El polvo de dióxido de titanio se agrega a las pinturas y como una capa transparente (de aproximadamente 10 nanómetros de espesor) al vidrio para hacer ventanas autolimpiables.
Para fabricar lana autolimpiante, Daoud y sus colegas utilizan nanocristales de dióxido de titanio que tienen un tamaño de cuatro a cinco nanómetros. En el pasado, los investigadores fabricaron algodón autolimpiante recubriéndolo con estos nanocristales. Pero revestir lana, seda y cáñamo ha resultado más difícil. Estas fibras están hechas de una proteína llamada queratina, que no tiene ningún grupo químico reactivo en su superficie para unirse al dióxido de titanio.
Los investigadores modifican químicamente la superficie de las fibras de lana, agregando grupos químicos llamados grupos carboxílicos, que atraen fuertemente el dióxido de titanio. Luego sumergen las fibras en una solución de nanocristales de dióxido de titanio. Los investigadores describieron este proceso en un artículo que apareció recientemente en línea en la revista. Química de Materiales .
En el artículo, los investigadores muestran cómo el material resiste las manchas de vino tinto, que son notoriamente difíciles de eliminar. La lana recubierta de dióxido de titanio casi no muestra signos de la mancha roja después de 20 horas de exposición a la luz solar simulada, mientras que la lana sin tratar permanece teñida audazmente. Otras manchas desaparecen más rápido: las manchas de café se desvanecen en dos horas, mientras que las manchas de tinta azul desaparecen en diecisiete horas.
En el pasado se han desarrollado diferentes tipos de materiales autolimpiantes que incorporan nanopartículas. Las telas y pinturas repelentes de manchas que se encuentran actualmente en el mercado generalmente tienen un recubrimiento de nanopartículas o nanofibras que hace que las gotas de líquido se caigan en lugar de ser absorbidas por el material. Las gotas líquidas llevan consigo pequeñas partículas de suciedad y mugre.
Más materiales están en la etapa de investigación. Estos incluyen materiales microestructurados similares al teflón que hacen rebotar el aceite en su superficie. (Ver No más huellas dactilares). Youngblood de Purdue ha creado un material que cambia su estructura dependiendo de si está en contacto con aceite o agua, lo que hace que el agua se esparza en una película delgada y el aceite se forme para que se escurra o se caiga fácilmente. Limpiar con agua. (Consulte Parabrisas autolimpiantes y antivaho).
Todos estos materiales se basan en hacer que la superficie sea repelente al aceite o al agua, dice Youngblood. Este es un concepto que es completamente diferente al del nuevo recubrimiento de dióxido de titanio. Controlamos la humectabilidad y la interacción de la superficie, dice. Los recubrimientos de dióxido de titanio, por otro lado, degradan la materia orgánica. No tiene nada que ver con la humectabilidad de la superficie en absoluto. Aquí, no estás quitando lo que está en la superficie: lo estás quemando.
Cada una de estas técnicas para fabricar materiales autolimpiantes tiene sus propias limitaciones. Los materiales superhidrofóbicos, que repelen el agua, suelen ser buenos para eliminar las partículas de suciedad, pero no manejan bien los aceites, dice Youngblood. Los materiales que repelen el aceite, como el que ha desarrollado, pueden no funcionar con ciertos tipos de aceite. Los materiales recubiertos de dióxido de titanio, por otro lado, no funcionarán a menos que estén expuestos a la luz solar durante horas.
El requisito de la luz solar no ha impedido que la tecnología obtenga interés comercial. Varios fabricantes de lana han sugerido que les gustaría evaluar la tecnología, dice Daoud. Espera que las lanas autolimpiantes estén disponibles en el mercado dentro de dos años, una vez que se hayan completado suficientes ensayos industriales y de laboratorio.