Juárez Juárez Adriana

Nano fibras textiles capaces de tomar apariencia de ropa de moda.

Los nano-generadores, como se conoce la tecnología, consisten de pares de fibras similares a unos minúsculos cepillos. es decir que una nanofibra es una fibra polimérica con diámetro inferior a 500 nanómetros. Se obtienen a partir de técnicas especiales que permiten obtener esas fibras ultrafinas, de propiedades muy particulares y de muy diversos usos.

En la base de cada fibra se encuentra un tallo de Kevlar.

En la superficie hacen crecer unos cristales llamados nano alambres. Cada alambre es minúsculo, mide de 30 a 50 nanómetros (mil millonésimas de metro) de longitud y están hechos de óxido del zinc. Se crean a partir de una solución.

Las fibras están cubiertas con un par de nano-hilamentos de oxido y zinc que producen pequeños impulsos de electricidad en respuesta a la fricción. Las nano-fibras fueron desarrolladas por un equipo en el Instituto de Tecnología de Georgia, liderado por Zhong Lin Wang. Solo hay un problema con estas nano-fibras. Están recubiertas de oxido zinc, el cual es sensible al agua. Toda la ropa hecha con nano-fibras no pueden ser lavadas

Un poco de historia...

Las nano-fibras fueron desarrolladas por un equipo en el Instituto de Tecnología de Georgia, liderado por Zhong Lin Wang.


Desde hace algunos años, se impulsa con mucha fuerza la investigación de nuevos materiales en casi todos los centros de investigación especializados de Europa, Estados Unidos y Asia, especialmente Japón. The National Science Foundation reconoció que el desarrollo de los nuevos materiales fue uno de los seis descubrimientos científicos que más impacto tuvo en la calidad de vida de las personas.

Tal como se menciona en el Journal of the Textile Institute (vol 91, 2000) denominado “Tecnologías para la Nueva Centuria”, la innovación en el sector textil en la primera mitad del siglo XX se basó en la química: nuevas tinturas, terminaciones en tejidos y nuevas fibras. Durante la segunda mitad, la electrónica y la ingeniería permitieron grandes avances en la maquinaria. En la actualidad, se observa que en la primera mitad del siglo XXI los grandes cambios del sector estarán basados en la física y mecánica de fibras.




Por otra parte, en la publicación de Physics World (Diciembre 1999), Stanley Williams de Laboratorios Hewlett Packard, se refiere a tres tipos de desarrollo científico que cambiarán nuestras vidas: la nanotecnología, la ciencia de la información y la biología molecular. Todas ellas tienen un alto impacto en el desarrollo de la industria textil para la nueva centuria. De acuerdo al Journal Future Materials de septiembre-octubre 2003, las empresas están trabajando en textiles inteligentes que pueden cambiar sus propiedades físicas de acuerdo al medio ambiente en el que se encuentran o bien monitorear los signos vitales de una persona.

Hasta ahora sólo los EEUU, Alemania y Japón podían fabricar estas fibras de un diámetro cien mil veces menor que el cabello humano, y que permiten añadir a los tejidos propiedades hasta ahora inimaginables.

Obtención 

Se utiliza el electrohilado (electrospinning), que permite producir filamentos continuos cien veces inferiores a los métodos convencionales. Dichos filamentos se depositan en una membrana o malla no tejida llamada material nanofibroso.




Para generarla por electrospinning, se usa un campo eléctrico que se forma dentro de dos placas paralelas. En la placa superior hay una bomba por donde se deposita el polímero que es un compuesto químico cuyas moléculas están formadas por la unión de moléculas más pequeñas. Al aplicarle el campo eléctrico, se acumulan cargas en la superficie y esas cargas alargan la burbuja del polímero, se produce un goteo y se luego se forma la fibra. Cuando la fibra comienza a hacer como un látigo, entonces el polímero se estira y en la medida en que se estira se pone solvente. Lo que se deposita en la superficie es una fibra seca con un diámetro de entre 50 a 500 nanómetros.

Propiedades

Vistas de la nanofibra

En el material nanofibroso la relación superficie-volumen es muy elevada. Las estructuras obtenidas generan sistemas dinámicos que pueden variar tanto el tamaño de los poros como la forma. Las propiedades de flexibilidad, tenacidad y resistencia a la tracción son imposibles de conseguir con otros materiales de estructuras convencionales. En la prueba de combustión se observa que se va quemando muy lentamente y queda carbonizada como una bola dura. En la prueba química se observa que es resistente y con un contacto rápido no le pasa nada en cambio si esta permanece mucho tiempo expuesta a un ácido se va desasiendo poco a poco.



Algunas propiedades inéditas de las nanofibras:

• Antimicrobianos: no permiten desarrollar olor a transpiración
• Antiácaros: para alérgicos
• Anti-UV: protector solar
• Luminiscencia: para seguridad
• Reflectancia: permite desarrollar indumentaria que por sus propiedades de camuflaje logra mimetizarse con el medio exterior.
• Autolimpiante: impide que penetren las manchas
• Microencapsulado: para mantener la temperatura corporal
• Materiales que respiran: impermeables al agua pero permeables para eliminar la transpiración

Etapas en las que se introducen nuevos materiales en el proceso textil 

Podríamos sintetizar en tres etapas separadas o combinadas las posibilidades de obtener un producto con materiales diferenciados: la selección de fibras; el proceso de terminación de tejidos y la incorporación de microelectrónica en prendas.

La materia prima fundamental para que un producto sea considerado textil son las fibras textiles. La selección de las mismas depende de numerosos condicionantes, siendo el más importante el uso final al que está destinado el producto. Las fibras se clasifican en tres grandes grupos: Naturales, Artificiales o Manufacturadas y Sintéticas. Para el desarrollo de un producto es habitual las mezclas entre ellas combinando así propiedades.




Dentro de la secuencia de procesamiento textil, luego del proceso de tejeduría, sigue el de tintura y estampado que da a los materiales el color y el diseño deseado respectivamente. Posteriormente, siguen tratamientos físicos o químicos que le otorgan a los tejidos propiedades especiales denominados de terminación o finishing. Entre los procesos físicos más innovadores, se ubican los tratamientos con plasma que permiten cambiar las características superficiales de fibras y tejidos y modifican fundamentalmente las propiedades vinculadas a la higroscopicidad de los materiales transformando su nano estructura. Adicionalmente, encontramos tratamientos mecánicos que modifican la superficie de los tejidos, como la microfibrilación y compactación, entre otros. Dentro de los tratamientos químicos se destacan los métodos biológicos (enzimas) que cambian la superficie de los tejidos con efectos especiales y tactos más suaves.

Un campo en permanente crecimiento es la aplicación de nano sustancias que le confieren a los tejidos nuevas propiedades. El uso de nanocompuestos o los procesos de nano cambios superficiales, nano-finish y nanofibras lideran los llamados “smart textiles”. Se estima que en los próximos 2 a 3 años los productos textiles con nanotecnología representarán un valor en el comercio internacional de 150 millones de dólares.

Aplicaciones

El sector textil indumentaria a nivel internacional tiene una facturación de 365 mil millones de dólares que representa el 6% de la facturación del comercio internacional. A su vez, la indumentaria es el sector que lidera la tasa de crecimiento del comercio internacional (7.2% versus el 5.7% del promedio).

Durante 50 años la moda quedó acotada a la fluctuación de estilos y colores en contraposición a una situación de estabilidad en la tecnología de producción empleada y en los materiales disponibles. La presencia de cada vez más marcas así como el acortamiento de los ciclos de vida del producto, ante un comprador que exige novedades permanentemente, han creado un entorno competitivo sin precedentes.





Las formas organizativas de este sector corresponden a dos tipologías bien diferenciadas:

-Productos moda y técnicos: artículos de producción muy segmentada, pequeños lotes con diseño, color, formas, estructuras, nuevos materiales, detalles determinados por las tendencias de la moda y las necesidades de nichos (deportes de alto rendimiento, salud, protección, etc). El advenimiento de sistemas de producción masiva personalizada no implica productos a medida sino a partir de un cuidadoso análisis sobre los aspectos que el consumidor determina como importantes. La diferenciación se logra en las últimas etapas del ensamble con tecnología y organización y con el empleo de materiales especiales.

-Prendas estandarizadas: no tan vulnerables a los cambios de moda que podríamos caracterizar como commodities tales como T shirt, jeans, prendas básicas, etc., que corresponden a grandes volúmenes de producción basados en el bajo costo de la mano de obra, siendo el elemento clave de estos productos la calidad y el bajo precio.






La baja densidad y elevado volumen de los poros hacen a estos materiales apropiados para dispositivos biomédicos como el sistema de liberación controlada de fármacos o la obtención de cosméticos.

También para principios activos e ingeniería de tejidos; prendas de vestir, implementos de limpieza y hasta productos industriales de catálisis, filtrado, barrera y aislamiento, pilas, transistores, óptica, tecnología de la información y del sector espacial.



Hoy en día muchos cirujanos utilizan injertos textiles bordados a máquina para favorecer la reparación de nervios y músculos.

También existen las telas espectrométrias, las cuales no sólo son capaces de detectar luz, sino también de analizar colores. Estas telas se aplican en las pantallas computarizadas de fibras flexibles fotosensibles o en prendas militares protectoras.

Hablando de militares, mucho de las investigaciones que se le han hecho a los textiles para modificar su superficie, han sido con el afán de aplicar esa tecnología en pro de mejora de equipo y vestimenta militar, como uniformes equipados con músculos textiles capaces de multiplicar por cinco la capacidad muscular del soldado, también uniformes de tela ferromagnética que se convierte en armaduras rígidas; equipos de combate de tela de araña, o camuflajes fotosensibles que cambian de color.

Han sido muchos descubrimientos y aportaciones que se han hecho con la nanotecnología aplicada a los textiles(nanofibras), como resultado estamos viviendo en una época en donde las telas inteligentes cada día se vuelven parte de nuestra vida cotidiana.

Algunos datos curiosos:

Materiales textiles con microelectrónica: A partir de la miniaturización de la electrónica se han desarrollado dispositivos que se integran con los tejidos en la prenda permitiendo las exigencias del uso (flexibilidad y sistemas de limpieza) e integrando funciones inteligentes. De esta manera, los textiles pueden cumplir dos funciones: integrarse como nuevo material flexible, liviano y de bajo volumen en equipos electrónicos tradicionales, como por ejemplo teclados de computadoras y de instrumentos musicales, y formar parte de nuevas funciones a las prendas y otros textiles desde la microelectrónica. Por ejemplo, swich en prendas profesionales para manipular equipos o en prendas integradas con ambientes inteligentes del hogar u oficina (manejo de electrodomésticos, computadoras, comfort ambiental, alarma de seguridad, etc.). También, en prendas deportivas con capacidad de registros de performance y ritmos, entre otros usos.