Los osos polares tienen un pelaje que tiene un núcleo poroso encapsulado en un caparazón denso, una estructura que mantiene a estos animales calientes y secos pero que es relativamente liviana. ¿Podría ser esta estructura súper cálida y delgada una inspiración para nuevos desarrollos textiles?
Los aerogeles se han considerado como un material ideal para el aislamiento térmico. Desafortunadamente, su aplicación en textiles está muy limitada por su fragilidad y mala procesabilidad. Pero esta es una barrera que un nuevo equipo de científicos de la Universidad de Zhejiang en China ha logrado vencer presentando su nuevo hallazgo.
Un suéter tejido con una fibra que imita la piel del oso polar ofrece tanta calidez como una chaqueta de plumas, a pesar de tener una quinta parte de su grosor, es el desarrollo que acaban de presentar en un artículo que se ha publicado en Science.
La fibra, hecha aerogel, mantiene sus propiedades de retención de calor incluso después de estirarla, lavarla y teñirla. Podría algún día usarse para prendas que deben ser livianas y duraderas, como ropa deportiva, uniformes militares y trajes espaciales, sin necesidad de recurrir a pieles o plumones de animales.
Los estudios han descubierto que los aerogeles se encuentran entre los mejores materiales de retención térmica que existen y se han utilizado como aislamiento en edificios.
Pero las fibras fabricadas a partir de aerogeles suelen ser demasiado quebradizas y frágiles para tejerlas en textiles portátiles, y tienden a perder sus propiedades aislantes después del lavado y en ambientes húmedos.
Entonces los investigadores buscaron inspiración en la piel de los osos polares. El núcleo de cada hebra de este pelaje tiene docenas de pequeñas bolsas de aire que impiden que el calor se escape, manteniendo a los osos calientes en el duro ambiente ártico. Este núcleo poroso está rodeado por una densa capa exterior que es impermeable, flexible y resistente.
Los científicos utilizaron un método conocido como hilado por congelación, que habían utilizado anteriormente para producir fibras a partir de una solución derivada de gusanos de seda, para crear hilos de fibra de aerogel que imitaban la estructura interna porosa del pelaje del oso polar.
Para replicar la capa exterior, los investigadores cubrieron el aerogel con una fina capa de un material elástico llamado poliuretano termoplástico, que se utiliza a menudo en ropa y equipos deportivos.
El aerogel no se puede estirar más allá del 2% de su longitud sin sufrir daños, pero la fibra compuesta inspirada en el oso polar recuperó su largo original después de ser estirada con una tensión del 1000%, lo que indica que era más fuerte y elástica que las fibras de aerogel anteriores gracias a su revestimiento elástico.
Las propiedades aislantes de la fibra también se mantuvieron después de que se estiró hasta el doble de su longitud 10.000 veces, y no cambió su estructura o forma cuando se sumergió en agua, se secó o se tiñó.
A continuación, los investigadores tejieron un suéter con fibra de aerogel y compararon su rendimiento de aislamiento térmico con el de una campera de plumas, un suéter de lana y una blusa de algodón de manga larga.
El equipo reclutó a un voluntario para usar cada prenda en una habitación enfriada a -20 °C, y midieron la temperatura de la superficie de las cuatro prendas para evaluar qué tan bien retenían el calor.
Aunque el suéter inspirado en el oso polar era una quinta parte del grosor de la chaqueta de plumas, tenía el mejor aislamiento de todas las prendas. Su temperatura superficial promedio era de 3,5 °C, mientras que la chaqueta de plumas medía 3,8 °C, lo que indica que liberaba un poco más de calor que el suéter.
Las camisas de algodón y lana fueron las que menos aislaron, con una temperatura superficial promedio de 10,8 °C y 7,2 °C, respectivamente.
El aislamiento del suéter de aerogel no se degradó después de algunos centrifugados en una lavadora, lo que indica que podría ser lo suficientemente resistente como para usarlo con frecuencia.
Aunque el estudio representa un paso hacia la creación de nuevos textiles térmicos finos, la ropa sintética de piel de oso polar está muy lejos de aparecer en una tienda de ropa convencional. El enfoque para crear la fibra es actualmente demasiado lento y requiere mucha energía para ampliarlo a la producción en masa. Pero eso es algo en lo que el equipo de científicos está trabajando, ya que planean mejorar su escalabilidad.
