El consumo de energía en los edificios contribuye con más del 30% del gasto de energía global y el 20% de las emisiones de los gases generadores del efecto invernadero. La mitad de la energía indicada se utiliza para la calefacción y refrigeración de la vivienda. La razón fundamental de ese enorme consumo energético radica en nuestra demanda de homeostasis térmica indispensable para la salud. La creación de soluciones innovadoras para superar este dilema energía-salud se centra en la gestión térmica personal basada en prendas textiles inteligentes. Una estrategia prometedora y eficaz para reducir el consumo de energía de calefacción, ventilación y aire acondicionado al centrarse en el entorno local alrededor del cuerpo humano en lugar de en todo el espacio interior del edificio. La transferencia de calor entre el cuerpo humano y el medio ambiente a través de la ropa incluye principalmente cuatro mecanismos: conducción y convección, radiación y evaporación del sudor.
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| Crédito: Po-Chun Hsu y col. Science Advances. Vol 7 número 51. 2021 |
Sobre la base de las diferentes formas de transferencia de calor se han desarrollado varios textiles. Finalmente se ha demostrado que la regulación térmica sensible al sudor permite ajustar automáticamente sus coeficientes de transferencia haciendo a estos textiles adaptables y con la ventaja de ser térmicos activos con un mínimo consumo de energía o incluso nulo. Actualmente, la termorregulación sensible al sudor se puede dividir en dos categorías, una se basa en las fibras bicomponentes capaces de convertir los hilos entre formas apretadas y sueltas, la otra, se basa en la apertura y cierre de solapas. Un ejemplo de la última categoría es el artículo Metalized polyamide heterostructure as a moisture-responsive actuator for multimodal adaptive personal heat management publicado en la revista Science Advances. En él investigadores de la Universidad de Duke utilizaron nailon con agregado de una nanocapa de plata (50 nm) para atrapar el calor en la parte superior. La adición de plata hizo a las solapas doblarse hacia atrás. Cuando la capa inferior de nailon se moja quiere expandirse como una sábana que se tira de los lados; pero al estar adherido a la plata en la parte superior no puede estirarse en esas direcciones. La opción más fácil es que el material de dos capas se enrolle, haciendo que el nailon se expanda y obligando a la plata a encogerse. Finalmente lograron un dispositivo inteligente multimodal con solapas sensibles a la humedad compuestas de una heteroestructura de nailon metalizado para regular simultáneamente la convección, la emisión de radiación infrarroja y la evaporación del sudor mediante diseños racionales y multifuncionales. En un estado seco presenta una capa de baja emisividad que puede suprimir la pérdida de calor por radiación para lograr un calentamiento efectivo. En el estado húmedo, las aletas se abren automáticamente promoviendo la convección, la radiación y la evaporación del sudor para enfriar. En los experimentos, los investigadores crearon un parche del tamaño de una mano humana con aletas de unos pocos milímetros de largo, de aproximadamente del tamaño de una uña, para ser colocadas en distintas partes de la prenda: axilas, espalda, abdomen, etc.. El logro de la gestión térmica multimodal requirió del diseño de tres capas: una de nailon, otra de nanoplata y finalmente el nanocompuesto SEBS (capa de color superior, combinación del polímero SEBS con nanopartículas de Si, Fe2O3 y CuO). El textil obtenido resultó aproximadamente un 16% más cálido cuando está seco con las solapas cerradas y un 14% más frío cuando está húmedo con las solapas abiertas...
Prendas textiles inteligentes para disminuir el consumo energético y la contaminación global.
Lectura Complementaria. Metalized polyamide heterostructure as a moisture-responsive actuator for multimodal adaptive personal heat management
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