No es raro tener problemas para elegir la ropa durante la temporada o en las ciudades en las que las temperaturas varían mucho. Hace frío cuando te quedas en reposo, pero hace demasiado calor cuando te mueves apenas un poco. Para desarrollar prendas adecuadas para tales situaciones, la industria textil utiliza cada vez más materiales con funciones de regulación de la temperatura.
Investigadores estadounidenses se inspiraron en la piel del calamar, que puede cambiar de color para adaptarse a su entorno, y desarrollaron un material que puede regular la temperatura con mayor precisión.
“La piel de calamar tiene una estructura compleja que controla la reflexión y la transmisión de la luz. Al incorporar este mecanismo, desarrollamos un material que puede ajustar la reflexión y la transmisión de los rayos infrarrojos para mantener la temperatura óptima del usuario.” explica Aron Gorodetsky, profesor asociado de la Universidad de California en Irvine.
Cambios en la espectroscopía infrarroja debido a la expansión y la contracción
La piel del calamar tiene una capa de células pigmentarias llamadas cromatóforos, que permiten que el animal cambie instantáneamente de color según el entorno externo. Esto se debe a que el cromatóforo se estira y contrae repetidamente en respuesta a los movimientos musculares, regulando la cantidad de luz reflejada desde la superficie del cuerpo.
Gorodetsky y sus colegas han desarrollado un nuevo material compuesto que puede “manipular” la luz infrarroja imitando esta propiedad biológica. Este material tiene una estructura tipo isla (dividida en innumerables piezas) de cobre incrustado en una matriz polimérica, y al tirar, las islas se separan, cambiando la reflexión y la transmisión de los rayos infrarrojos.
Cuando la temperatura corporal de un animal aumenta, emite rayos infrarrojos para disipar el calor. Una cámara de infrarrojos lo capta como una fuente de calor.
Por el contrario, cuando un objeto absorbe la radiación infrarroja, se convierte en energía térmica. En otras palabras, si podemos manipular la transmisión y reflexión de los rayos infrarrojos, podremos regular más eficientemente nuestra temperatura corporal. Al utilizar materiales compuestos que imitan la piel de calamar en la ropa, es posible controlar dinámicamente la temperatura de acuerdo con la temperatura corporal del usuario.
Los investigadores también colocaron una fina película sobre el material compuesto para evitar que se deteriore durante el lavado. El nuevo material también cuenta con numerosos muy pequeños orificios para garantizar la transpirabilidad, lo que lo hace tan permeable al aire y al vapor de agua como el algodón.
El equipo de investigación usó espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (un método que utiliza espectros de absorción infrarroja para analizar la estructura de los materiales) para medir los cambios en la reflexión y transmisión infrarroja que ocurren cuando el material se expande y contrae. También probaron la capacidad del material para regular la temperatura mediante el uso de una placa caliente para simular la sudoración.
Como resultado, se confirmó que la reflectancia de los rayos infrarrojos cambia cuando el estado de estiramiento del material es del 0%, 30% y 50%. Además, debido a que el flujo de calor (la cantidad de calor transferido por unidad de área cuando este pasa a través de la superficie o la sección transversal de un objeto) aumenta debido a la expansión y la contracción, pudieron demostrar el efecto de mantener una temperatura corporal constante.
“Este material es ideal para prendas de vestir para regiones frías, como ropa de esquí, guantes y calcetines de invierno”, señala Gorodetsky y expresa sus esperanzas en una aplicación práctica.
Estos materiales compuestos de temperatura ajustable tienen aplicaciones potenciales no solo en ropa sino también en una variedad de otras tecnologías. Los ejemplos incluyen componentes electrónicos orgánicos lavables (componentes electrónicos hechos de polímeros orgánicos y materiales de bajo peso molecular), textiles inteligentes elásticos e incluso materiales triboeléctricos (hechos de diferentes materiales) para aplicaciones de recolección de energía que recolectan cantidades mínimas de energía del entorno. siendo considerado en una amplia gama de campos, incluidos los materiales que generan electricidad utilizando electricidad estática generada por contacto.
Este nuevo material tiene el potencial de cambiar enormemente el futuro de la ropa. Puede llegar el día en que la ropa ajuste automáticamente su temperatura para adaptarse al clima, apoyando un estilo de vida más cómodo y sostenible.
(Editado por Daisuke Takimoto)
Artículo originalmente publicado en WIRED Japón. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.