Los investigadores de Stanford han desarrollado un tejido reversible que, sin gastar esfuerzo ni energía, mantiene la piel a una temperatura confortable sin importar el clima.
En un artículo publicado el 10 de noviembre en Avances científicos , un equipo dirigido por Yi Cui, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, creó una tela de doble cara basada en el mismo material que la envoltura diaria de la cocina. Su tela puede calentar o enfriar al usuario, dependiendo de qué lado mire hacia afuera.
Este proyecto surgió del interés de Cui en la eficiencia energética y su experiencia en la manipulación de materiales a nanoescala. Pensó que si las personas pudieran estar más cómodas en un rango de temperaturas, podrían ahorrar energía en el aire acondicionado y la calefacción central.
"¿Por qué necesita enfriar y calentar todo el edificio? ¿Por qué no enfría y calienta a personas individuales?", Preguntó Cui.
El trece por ciento de toda la energía consumida en los Estados Unidos se dedica simplemente al control de la temperatura interior. Pero por cada 1 grado Celsius 1.8 grados Fahrenheit que se apaga un termostato, un edificio puede ahorrar un enorme 10 por ciento de suenergía de calefacción, y lo contrario es cierto para la refrigeración. El ajuste de los controles de temperatura en unos pocos grados tiene efectos importantes en el consumo de energía.
Envoltura de cocina de enfriamiento
Nuestros cuerpos tienen muchas formas de controlar nuestra temperatura. Cuando hace frío, los pelos de nuestra piel se destacan para atrapar el aire caliente. Eventualmente, podemos comenzar a temblar para producir más calor radiante en nuestros músculos. Cuando hace calor, liberamos calorcomo radiación infrarroja de nuestra piel, y si aún estamos calientes comenzamos a sudar. El agua que se evapora de nuestros cuerpos lleva consigo una gran cantidad de calor. Pero esos mecanismos solo ayudan en unos pocos grados. Salga del rango de temperatura paraque nuestros cuerpos pueden adaptar, y alcanzamos el dial en la calefacción o el aire acondicionado.
En 2016, el equipo anunció un primer paso hacia una solución: tela que permitía que el calor del cuerpo pasara, enfriando la piel. Aunque se inspiraron en una envoltura de cocina transparente e impermeable al agua, su nuevo material era opaco, transpirable y retenidosu capacidad de transportar la radiación infrarroja lejos del cuerpo. En comparación con una muestra de algodón, su tejido mantuvo la piel artificial a 2 ° C más fría en una prueba de laboratorio, posiblemente lo suficiente como para evitar que una persona alcance un ventilador o el termostato del edificio.el primer textil podría salvar un edificio lleno de trabajadores del 20 al 30 por ciento de su presupuesto total de energía.
progreso reversible
"Justo cuando descubrimos el enfriamiento, entonces surgió la pregunta: ¿Puedes calentar?", Dijo el compañero posdoctoral Po-Chun Hsu, primer autor del artículo reciente. Fue un invierno particularmente frío, y se dirigíaa una conferencia en Minneapolis con una bolsa de mano llena de abrigos. ¿Podría crear una prenda de vestir que le sirviera en una sala de conferencias llena de gente y en la calle helada?
Hsu se dio cuenta de que controlar la radiación podía funcionar en ambos sentidos. Apiló dos capas de material con diferentes habilidades para liberar energía térmica, y luego las colocó entre las capas de su polietileno de enfriamiento.
Por un lado, un recubrimiento de cobre atrapa el calor entre una capa de polietileno y la piel; por el otro, un recubrimiento de carbono libera calor debajo de otra capa de polietileno. Usado con la capa de cobre hacia afuera, el material atrapa el calor y calienta la pielen días fríos. Con la capa de carbono hacia afuera, libera calor, manteniendo fresco al usuario.
Combinado, el material intercalado puede aumentar el rango de temperaturas cómodas de una persona por encima de 10 F, y Hsu predice que el rango potencial es mucho mayor - cerca de 25 F. Con los habitantes que usan un textil como ese, los edificios en algunos climas nunca podríannecesita aire acondicionado o calefacción central.
Polímeros prácticos
El tejido de color blanco aún no se puede llevar puesto, dijo el equipo.
"Idealmente, cuando lleguemos a las cosas que desea usar en la piel, tendremos que convertirlas en una estructura tejida de fibra", dijo Cui. Los textiles tejidos son más fuertes, más elásticos, más cómodos y se ven mucho máscomo la ropa típica. Pero buenas noticias: ya han comenzado las pruebas para asegurarse de que su tela sea lavable a máquina.
"Desde mi perspectiva, este trabajo realmente resalta las oportunidades significativas en la combinación de conceptos de ingeniería térmica con estructuras nanofotónicas para crear nuevas funcionalidades", dijo Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica que participó en el trabajo.
Las ambiciones del equipo son crear un textil práctico y fácil de fabricar que las personas puedan usar para ahorrar grandes cantidades de energía en todo el mundo. Y no se detienen allí: Cui, Hsu y Fan visualizan ropa con dispositivos médicos e incluso entretenimientoimpreso directamente en la tela.
"Creo que solo estamos viendo el comienzo de muchas ideas creativas que pueden surgir de tales combinaciones", dijo Fan.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Vicky Stein. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :