Un nuevo recubrimiento impermeable no solo agrega repelencia al agua a tejidos naturales como el algodón y la seda, sino que también es más efectivo que los recubrimientos existentes.
El material, producido en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, ha sido presentado en la revista ‘Advanced Functional Materials’.
«El desafío ha estado impulsado por los reguladores ambientales» debido a la eliminación gradual de los productos químicos de impermeabilización existentes», explica el coautor de la investigación Kripa Varanasi. Pero resulta que la alternativa de su equipo en realidad supera a los materiales convencionales.
«La mayoría de las telas que dicen ser ‘repelentes al agua’ son en realidad resistentes al agua –dice Varanasi, profesor asociado de Ingeniería Mecánica–. Si te quedas quieto bajo la lluvia, eventualmente el agua pasará». En definitiva, «el objetivo es ser repelente, que las gotas simplemente reboten». El nuevo recubrimiento se acerca más a ese objetivo, dice.
Debido a la forma en que se acumulan en el medio ambiente y en el tejido corporal, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) está en el proceso de revisar las reglamentaciones sobre los polímeros de cadena larga que han sido el estándar de la industria durante décadas. «Están en todas partes y no se degradan fácilmente», dice Varanasi.
Los revestimientos actualmente utilizados para hacer que las telas sean repelentes al agua generalmente consisten en polímeros largos con cadenas laterales perfluoradas. El problema es que los polímeros de cadena más corta que se han estudiado no tienen tanto efecto repelente al agua (o hidrofóbico) como las versiones de cadena más larga.
Otro problema con los revestimientos existentes es que están basados en líquido, por lo que el tejido debe sumergirse en el líquido y luego secarse. Esto tiende a obstruir todos los poros de la tela, dice Varanasi, por lo que las telas ya no pueden respirar como lo harían de otra manera. Eso requiere un segundo paso de fabricación en el que se sopla aire a través de la tela para volver a abrir los poros, lo que aumenta el costo de fabricación y deshace parte de la protección contra el agua.
La investigación ha demostrado que los polímeros con menos de ocho grupos de carbono perfluorados no persisten y se bioacumulan casi tanto como aquellos con ocho o más, los más utilizados. Lo que este equipo del MIT hizo, explica Varanasi, es combinar dos cosas: un polímero de cadena más corta que, por sí mismo, confiere algunas propiedades hidrofóbicas y se ha mejorado con algún procesamiento químico adicional; y un proceso de recubrimiento diferente, llamado depósito químico de vapor iniciado (iCVD), que fue desarrollado en los últimos años por la coautora Karen Gleason y sus colegas.
Gleason es profesor de Ingeniería Química y rectora asociada en el MIT. La atribución de encontrar el mejor polímero de cadena corta y permitir el depósito del polímero con iCVD, dice Varanasi, va principalmente a Soto, quien es el autor principal del artículo.
RECUBRIMIENTO FINO Y UNIFORME SIN OBSTRUCCION DE LOS POROS
El uso del proceso de recubrimiento iCVD, que no involucra ningún líquido y puede realizarse a baja temperatura, produce un recubrimiento muy fino y uniforme que sigue los contornos de las fibras y no obstruye los poros, eliminando así la necesidad de la segunda etapa de procesamiento para reabrir los poros.
Entonces, se puede agregar un paso adicional, una especie de pulido con chorro de arena de la superficie, como un proceso opcional para aumentar aún más la repelencia al agua. «El mayor desafío fue encontrar el punto óptimo en el que el rendimiento, la durabilidad y la compatibilidad con iCVD pudieran funcionar juntas y ofrecer el mejor rendimiento», dice el coautor Dan Soto, investigador postdoctoral.
El proceso funciona en muchos tipos diferentes de telas, dice Varanasi, incluyendo algodón, nylon y lino, e incluso en materiales no textiles como el papel, abriendo una variedad de posibles aplicaciones. El sistema ha sido probado en diferentes tipos de tela, así como en distintos patrones de tejido de esas telas. «Muchas telas se pueden beneficiar de esta tecnología –dice–. Aquí hay mucho potencial».
Las telas recubiertas han sido sometidas a una lluvia de pruebas en el laboratorio, incluida una prueba de lluvia estándar utilizada por la industria. Los materiales han sido bombardeados no solo con agua sino también con otros líquidos, como café, ketchup, hidróxido de sodio y varios ácidos y bases, y los han repelido todos bien.
Los materiales recubiertos han sido sometidos a lavados repetidos sin degradación de los recubrimientos, y también han pasado pruebas de abrasión severas, sin daños a los recubrimientos después de 10.000 repeticiones. En realidad, bajo abrasión severa, «la fibra se dañará, pero el recubrimiento no», dice.
El equipo, que también incluye a los exinvestigadores postdoctorales Asli Ugur y Taylor Farnham ’14, SM ’16, planea continuar trabajando en la optimización de la fórmula química para la mejor repelencia al agua posible y espera obtener una licencia de la tecnología pendiente de patente para las compañías existentes de telas y ropa. El trabajo fue respaldado por el Centro Deshpande de Innovación Tecnológica del MIT.
