Un equipo de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha ideado una método económico y ecológico para convertir los residuos de telas a base de algodón, como ropa no deseada, en aerogeles de algodón ultraligeros y altamente comprimibles. Los investigadores también demostraron la aplicación de este nuevo material para mantener frías las botellas de agua militares y para un control eficaz del sangrado rápido.

Los aerogeles se encuentran entre los materiales más ligeros del mundo y son muy porosos con una gran capacidad de absorción y baja conductividad térmica. Estas propiedades únicas hacen que los aerogeles sean muy adecuados para aplicaciones en áreas que incluyen limpieza de derrames de petróleo, productos de cuidado personal como pañales, y para aislamiento térmico y acústico. Si bien los aerogeles se crearon por primera vez en la década de 1930, no han sido ampliamente adoptados por la industria debido a los altos costos de producción. El equipo de NUS ha sido pionero con éxito en el desarrollo de aerogeles utilizando fibras de algodón recolectadas de desechos textiles.

Dirigido por el profesor asociado Hai Minh Duong y el profesor Nhan Phan-Thien del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de NUS, el equipo de investigación descubrió que los nuevos aerogeles de algodón se pueden comprimir fácilmente, y también pueden recuperar muy rápidamente hasta el 97 por ciento de su tamaño original cuando se colocan en agua.

"Este nuevo aerogel de algodón ecológico es una mejora importante del aerogel que nuestro equipo había desarrollado previamente utilizando residuos de papel. Es altamente compresible, por lo tanto, los costos de almacenamiento y transporte podrían reducirse considerablemente. Es más, Estos aerogeles de algodón se pueden fabricar en ocho horas; esto es nueve veces más rápido que nuestro invento anterior. y aproximadamente 20 veces más rápido que los procesos de fabricación comerciales actuales. También son más fuertes, haciéndolos más adecuados para la producción en masa. Si bien hemos demostrado una aplicación novedosa de los aerogeles de algodón para el control eficaz de la hemorragia y el aislamiento térmico, continuaremos explorando nuevas funciones para este material avanzado, ", dijo el profesor asociado Duong.

Control eficaz del sangrado rápido.

Hemorragia, la rápida pérdida de sangre, es causado por heridas de bala u otras heridas profundamente penetrantes, ya menudo puede poner en peligro la vida. Los dispositivos de control de hemorragias se utilizan para ejercer presión interna para detener el sangrado y promover la coagulación de la sangre.

Los dispositivos de control de hemorragias existentes comprenden una jeringa llena de pequeñas cápsulas de esponja a base de celulosa recubierta con quitosano, un agente de coagulación de la sangre natural derivado de las cáscaras de camarones y otros crustáceos. Se inserta una jeringa en la herida para liberar la cápsula. que se expande y aplica presión sobre la herida para detener el flujo sanguíneo. Sin embargo, las tasas de expansión y absorción de las esponjas a base de celulosa son todavía relativamente lentas.

Para abordar estas limitaciones, Los investigadores de NUS desarrollaron gránulos de aerogel de algodón híbridos altamente compresibles que son más efectivos que las esponjas a base de celulosa para el tratamiento de heridas hemorrágicas profundas. Los perdigones que comprende una mezcla óptima de aerogeles de algodón y celulosa recubiertos con quitosano, son simples y rentables de producir, y se pueden integrar fácilmente en una jeringa clínica para su uso en el control de hemorragias. Los gránulos de aerogel de algodón también son biocompatibles, por tanto, pueden administrarse de forma segura para el tratamiento.

"Cada gránulo de aerogel de algodón puede expandirse a 16 veces su tamaño en 4.5 segundos, más grande y más de tres veces más rápido que las esponjas existentes a base de celulosa, al tiempo que conserva su integridad estructural. La morfología única de los aerogeles de algodón permite una mayor capacidad de absorción, mientras que la naturaleza compresible permite que el material se expanda más rápido para ejercer presión sobre la herida, "añadió Duong.

Los hallazgos de esta nueva aplicación se publicaron en la revista científica. Coloides y superficies A en enero de 2018.

Aislamiento térmico

Una cantina militar normalmente puede contener un litro de agua y mantener una temperatura fresca durante unos 30 minutos en un clima tropical. El equipo de investigación de NUS, en colaboración con DSO National Laboratories, desarrolló una chaqueta térmica ligera para mantener la temperatura de la lechada de hielo (hielo triturado y agua líquida) entre 0,1 y 1,0 grados Celsius durante más de cuatro horas. La chaqueta térmica, que pesa unos 200 gramos, Consiste en una capa de aerogel de algodón incrustada dentro de telas de uso común para proporcionar aislamiento térmico.

La cantimplora militar con aislamiento de aerogel de algodón ofrece un mejor rendimiento de aislamiento térmico en comparación con las botellas de agua aisladas comerciales, como las botellas FLOE, y es muy comparable a la de los matraces de vacío. Sin embargo, Las botellas y los frascos de vacío FLOE son mucho más pesados ​​y costosos.

"La propiedad de aislamiento térmico de los nuevos aerogeles de algodón se puede aplicar a varios productos de consumo, como bolsas más frescas para mantener frescos los alimentos. También prevemos un enorme potencial para otras aplicaciones de alto valor, como el aislamiento de tuberías y el transporte de gas natural licuado que debe almacenarse a baja temperatura, "dijo el profesor Nhan.