Una película hecha de diminutos nanotubos de carbono CNT puede ser un material clave en el desarrollo de ropa que pueda calentar o enfriar al usuario según la demanda. Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Carolina del Norte encuentra que la película CNT tiene una combinación de energía térmica, eléctrica ypropiedades físicas que lo convierten en un candidato atractivo para las telas inteligentes de próxima generación.
Los investigadores también pudieron optimizar las propiedades térmicas y eléctricas del material, permitiendo que el material conserve sus propiedades deseables incluso cuando estuvo expuesto al aire durante muchas semanas. Además, estas propiedades se lograron utilizando procesos que eran relativamente simples y nonecesita temperaturas excesivamente altas.
"Muchos investigadores están tratando de desarrollar un material que no sea tóxico y económico, pero que al mismo tiempo sea eficiente para calentar y enfriar", dijo Tushar Ghosh, co-autor corresponsal del estudio. "Nanotubos de carbono, si se usanapropiadamente, son seguros, y estamos usando una forma que resulta ser barata, relativamente hablando. Por lo tanto, es potencialmente un material termoeléctrico más asequible que podría usarse al lado de la piel ". Ghosh es el distinguido profesor de textiles William A. Klopman enColegio de Textiles Wilson del Estado de Carolina del Norte.
"Queremos integrar este material en la tela misma", dijo Kony Chatterjee, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en el estado de Carolina del Norte. "En este momento, la investigación sobre la ropa que puede regular la temperatura se centra principalmente enintegrando materiales rígidos en telas, y los dispositivos termoeléctricos ponibles comerciales en el mercado tampoco son flexibles "
Chatterjee dijo que para enfriar al usuario, las CNT tienen propiedades que permitirían que el calor se aleje del cuerpo cuando se aplica una fuente externa de corriente.
"Piense en ello como una película, con propiedades de enfriamiento en un lado y calentamiento en el otro", dijo Ghosh.
Los investigadores midieron la capacidad del material para conducir electricidad, así como su conductividad térmica, o la facilidad con que el calor pasa a través del material.
Uno de los hallazgos más importantes fue que el material tiene una conductividad térmica relativamente baja, lo que significa que el calor no regresaría fácilmente al usuario después de abandonar el cuerpo para enfriarlo. Eso también significa que si el material se usara para calentar elportador, el calor viajaría con una corriente hacia el cuerpo y no volvería a la atmósfera.
Los investigadores pudieron medir con precisión la conductividad térmica del material a través de una colaboración con el laboratorio de Jun Liu, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. Los investigadores utilizaron un diseño experimental especial para medir con mayor precisión la conductividad térmica del materialen la dirección en que la corriente eléctrica se mueve dentro del material.
"Debe medir cada propiedad en la misma dirección para obtener una estimación razonable de las capacidades del material", dijo Liu, co-corresponsal del autor del estudio. "Esta no fue una tarea fácil; fue muy difícil, perodesarrollamos un método para medir esto, especialmente para películas delgadas flexibles ".
El equipo de investigación también midió la capacidad del material para generar electricidad utilizando una diferencia de temperatura o gradiente térmico entre dos entornos. Los investigadores dijeron que podrían aprovechar esto para calentar, enfriar o alimentar pequeños aparatos electrónicos.
Liu dijo que si bien estas propiedades termoeléctricas eran importantes, también era clave que encontraran un material que también fuera flexible, estable en el aire y relativamente fácil de fabricar.
"El objetivo de este documento no es que logramos el mejor rendimiento termoeléctrico", dijo Liu. "Logramos algo que puede usarse como un material flexible, electrónico y blando que es fácil de fabricar. Es fácil preparar este materialy fácil de lograr estas propiedades "
En última instancia, su visión para el proyecto es diseñar un tejido inteligente que pueda calentar y enfriar al usuario, junto con la recolección de energía. Creen que una prenda inteligente podría ayudar a reducir el consumo de energía.
"En lugar de calentar o enfriar toda una vivienda o espacio, calentarías o enfriarías el espacio personal alrededor del cuerpo", dijo Ghosh. "Si pudiéramos bajar el termostato un grado o dos, eso podría ahorrar una enorme cantidad deenergía."
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