(Phys.org) - Al usar ropa que ha sido recubierta por inmersión en una solución de nanocables de plata (AgNW) que es altamente aislante de radiación, una persona puede permanecer tan caliente en el invierno que puede reducir en gran medida o incluso eliminar la necesidad de calentar su hogar. Teniendo en cuenta que el 47% de la energía mundial se gasta en calefacción interior, y el 42% de eso específicamente para calefacción residencial, tal ropa altamente aislante podría potencialmente tener enormes ahorros de costos.

Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Yi Cui, junto con el estudiante de doctorado Po-Chun Hsu y otros en la Universidad de Stanford, han publicado un artículo sobre los textiles recubiertos de AgNW en un número reciente de Nano letras .

Como explican los investigadores, La mayoría de las estrategias para reducir la calefacción interior se centran en mejorar el aislamiento de los edificios. por ejemplo, mediante el uso de un aislamiento de alto valor R y ventanas de baja emisividad. Sin embargo, una gran parte de la energía todavía se desperdicia en calentar espacios vacíos y objetos inanimados.

Para evitar este desperdicio, los investigadores han utilizado una nueva estrategia llamada "gestión térmica personal, "que se centra en calentar a las personas. Han demostrado que la ropa sumergida en una solución de nanocables metálicos, como AgNWs, logra este objetivo proporcionando aislamiento pasivo y permitiendo el calentamiento activo cuando se conecta a una fuente de alimentación externa.

La principal ventaja de la ropa recubierta de AgNW es que refleja más del 90% del calor corporal de una persona (es decir, radiación infrarroja) de regreso al individuo. Esta reflectancia es mucho más alta que incluso el suéter de lana más cálido, ya que el material promedio de la ropa refleja solo alrededor del 20% del calor corporal.

Este aumento de reflectancia se debe a diferencias en la emisividad de los materiales, que es una medida de la radiación de calor. Materiales de baja emisividad como la plata, que tiene una emisividad de 0.02, emiten menos radiación y, por lo tanto, proporcionan un aislamiento mucho mejor que los materiales de alta emisividad como los textiles comunes, que tienen una emisividad de aproximadamente 0,8.

Por supuesto, usar ropa hecha completamente de plata sería poco práctico e incómodo, sin mencionar caro. Una de las principales razones de esta incomodidad es que la plata, como todos los metales, no es transpirable. Por ejemplo, Mantas de mylar, que están hechos de aluminio y plástico, son extremadamente cálidos pero no permeables al vapor, haciendo que la humedad se acumule en la piel de una persona.

La nueva ropa revestida de AgNW, por otra parte, es transpirable debido a la estructura porosa de los nanocables. El gran espacio entre nanocables de aproximadamente 300 nm ofrece mucho espacio para las moléculas de vapor de agua, que son de aproximadamente 0,2 nm, para pasar a través. El espaciado de 300 nm es todavía demasiado pequeño para permitir que pase el calor corporal, Dado que la radiación del cuerpo humano tiene una longitud de onda de aproximadamente 9 µm y, por lo tanto, interactúa con la tela de nanocables como si fuera una película metálica continua, y se refleja.

La ropa revestida con AgNW se sentiría virtualmente idéntica a la ropa normal porque se requiere una cantidad tan pequeña de solución de AgNW para lograr una alta reflectividad. Sumergir un paño de algodón en la solución AgNW agrega una masa de solo 0.1 g / m ² , que sería menos de 1 gramo para un conjunto completo. Solo una pequeña fracción de esta masa es plata, por lo que el costo sería relativamente económico. Utilizando otros metales como el cobre, níquel, o aluminio, que tienen propiedades similares a la plata, podría reducir aún más los costos.

Además de proporcionar altos niveles de aislamiento pasivo, La ropa recubierta de AgNW también puede proporcionar calefacción Joule si se conecta a una fuente de electricidad, como una batería. Los investigadores demostraron que tan solo 0,9 V pueden elevar de forma segura la temperatura de la ropa a 38 ° C, que es 1 ° C más alta que la temperatura corporal humana de 37 ° C.

Variables como la temperatura exterior, duración de la temporada de invierno, y el tamaño de la casa dificultan el cálculo exacto de cuánta energía ahorraría una persona si usara ropa recubierta de AgNW. Sin embargo, los investigadores han calculado una estimación aproximada de ahorro de 8,5 kWh de energía de calefacción por persona por día, o 1, 000 kWh por año suponiendo que el sistema de calefacción funcione durante cuatro meses al año. Esta estimación se basa en una persona promedio que requiere 367 W de potencia de calefacción, en comparación con los 12 W requeridos por la ropa con revestimiento de AgNW cuando están funcionando activamente.

Los investigadores señalan que un 1, El ahorro de 000 kWh en el consumo de energía equivale a la energía generada por un panel solar de 2 metros cuadrados. Más, fabricación, instalación, y el mantenimiento del panel solar probablemente costaría mucho más que la ropa recubierta de AgNW.

Al probar la durabilidad de la ropa recubierta de AgNW, los investigadores encontraron que la ropa podía soportar múltiples ciclos de lavado mientras mantenía sus propiedades eléctricas. Asombrosamente, la resistencia eléctrica disminuyó después de los dos primeros ciclos de lavado, posiblemente debido a la eliminación de recubrimiento adicional en AgNW y un aumento en la densidad de empaque de la malla de nanocables, y la resistencia se estabilizó después del tercer ciclo de lavado.

Los investigadores también fabricaron y probaron ropa recubierta con una solución de nanotubos de carbono. Sin embargo, aunque los nanotubos de carbono son conductores y, por lo tanto, adecuados para el calentamiento Joule, su alta emisividad de 0,98 no les permite reflejar el calor corporal tan bien como el recubrimiento AgNW.

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