Tecido termal esfria ou aquece dependendo da temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/10/2022

Você não precisa virar a roupa - ela esquenta ou esfria automaticamente.
[Imagem: Jiajia Wu et al. - 10.1021/acsnano.2c04971]

Roupa com gerenciamento térmico

Já existem tecidos que esquentam no inverno e esfriam no verão, mas que tal fazer isso sem precisar vestir a roupa ao contrário?

Jiajia Wu e colegas da Universidade Shinshu, no Japão, construíram um tecido com fios em nanoescala contendo em seu núcleo um material de mudança de fase, que pode armazenar e liberar grandes quantidades de calor quando o material muda de fase de líquido para sólido e vice-versa.

Combinando os fios com revestimentos eletrotérmicos e fototérmicos, que amplificam o efeito, a equipe desenvolveu um tecido que pode resfriar ou aquecer rapidamente o usuário, conforme as condições do ambiente se modificarem.

E não se trata apenas de conforto. Muitas ocupações, de bombeiros a trabalhadores rurais, envolvem transitar entre ambientes quentes e frios. Câmaras frias, pistas de gelo, metalúrgicas, padarias e muitas outras instalações exigem que os trabalhadores façam transições frequentes entre temperaturas diferentes - e às vezes extremas. Essas mudanças regulares de temperatura não são apenas desconfortáveis, podendo causar choques térmicos, doenças ou até ferimentos, exigindo uma troca constante de roupas, quase sempre incômodas.

Embora nenhum dos materiais usados pela equipe seja uma novidade em si mesmo, nenhum deles é fácil de fabricar em larga escala, menos ainda na forma de um tecido flexível e responsivo à temperatura. Mas Wu e seus colegas venceram o desafio, desenvolvendo uma inovação de processo que pode levar esses tecidos para o mercado.

(a) Processo de fabricação das fibras construídas com revestimento hierárquico do núcleo, (b) Eletrofiação coaxial, (c) Processo de mudança de fase reversível do material do núcleo, (d) Efeito de aquecimento solar, (e) Efeito de aquecimento Joule, ( f) Várias interações interfaciais.
[Imagem: Jiajia Wu et al. - 10.1021/acsnano.2c04971]

Tecido responsivo esquenta ou esfria

Já existem tecidos comerciais, usados principalmente por atletas, que empregam materiais de mudança de fase, sobretudo a conhecida parafina, para retirar o calor de partes específicas do corpo. Quando a temperatura do ambiente ao redor da parafina atinge seu ponto de fusão, seu estado físico muda de sólido para líquido, o que envolve a absorção de calor. Em seguida, o calor é liberado quando a temperatura atinge o ponto de congelamento da parafina.

Mas, se você se lembrar de uma vela, perceberá que a parafina sólida é rígida demais em comparação com um tecido.

A equipe então se valeu de uma técnica de fabricação chamada eletrofiação coaxial, que permite que dois ou mais polímeros sejam injetadas em gotículas minúsculas - da ordem de picolitros - no interior de nanofibras ocas. O resultado é uma fibra que lembra os cabos coaxiais, usados para transmitir sinais de TV e internet, com diversos materiais dispostos de forma concêntrica, só que muito finos.

Isto permitiu injetar na fibra, além da tradicional parafina, materiais fotorresponsivos - que reagem à incidência da energia solar - e polímeros eletrotérmicos - que convertem eletricidade em calor.

Mesmo sendo finos, e, por decorrência, totalmente flexíveis, os fios "trimodais" não impedem a ação dos materiais de mudança de fase escolhidos, mantendo-se totalmente funcionais.

Segundo a equipe, essa estrutura de vários núcleos e envoltórios permite uma cooperação sinérgica entre os vários componentes, fornecendo uma regulação térmica sob demanda que pode se adaptar a uma ampla gama de mudanças de temperatura ambiental.

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