Las telas que resisten el agua son esenciales para todo, desde ropa impermeable hasta tiendas militares, pero se ha demostrado que los recubrimientos hidrófugos convencionales persisten en el medio ambiente y se acumulan en nuestros cuerpos, y, por lo tanto, es probable que se eliminen gradualmente por razones de seguridad. Eso deja un gran vacío por llenar si los investigadores pueden encontrar sustitutos seguros.

Ahora, un equipo del MIT ha encontrado una solución prometedora:un recubrimiento que no solo agrega repelencia al agua a los tejidos naturales como el algodón y la seda, pero también es más eficaz que los recubrimientos existentes. Los nuevos hallazgos se describen en la revista. Materiales funcionales avanzados , en un artículo de los profesores del MIT Kripa Varanasi y Karen Gleason, ex postdoctorado del MIT Dan Soto, y otros dos.

"El desafío ha sido impulsado por los reguladores ambientales" debido a la eliminación gradual de los químicos impermeabilizantes existentes, Varanasi explica. Pero resulta que la alternativa de su equipo en realidad supera a los materiales convencionales.

"La mayoría de las telas que dicen 'repelente al agua' son en realidad resistentes al agua, "dice Varanasi, quien es profesor asociado de ingeniería mecánica. "Si estás parado bajo la lluvia, eventualmente el agua pasará ". "el objetivo es ser repelente, que las gotas simplemente se recuperen". El nuevo recubrimiento se acerca más a ese objetivo, él dice.

Debido a la forma en que se acumulan en el medio ambiente y en los tejidos corporales, la EPA está en proceso de revisar las regulaciones sobre los polímeros de cadena larga que han sido el estándar de la industria durante décadas. "Están por todas partes, y no se degradan fácilmente, "Dice Varanasi.

Los revestimientos que se utilizan actualmente para fabricar tejidos repelentes al agua generalmente consisten en polímeros largos con cadenas laterales perfluoradas. El problema es, Los polímeros de cadena más corta que se han estudiado no tienen tanto efecto repelente al agua (o hidrófobo) como las versiones de cadena más larga. Otro problema con los recubrimientos existentes es que son de base líquida, por lo que la tela debe sumergirse en el líquido y luego secarse. Esto tiende a tapar todos los poros de la tela, Varanasi dice:por lo que las telas ya no pueden respirar como lo harían de otra manera. Eso requiere un segundo paso de fabricación en el que se sopla aire a través de la tela para volver a abrir esos poros. aumentando el costo de fabricación y deshaciendo parte de la protección del agua.

Las investigaciones han demostrado que los polímeros con menos de ocho grupos de carbono perfluorado no persisten ni se bioacumulan casi tanto como los que tienen ocho o más, los que más se usan. Lo que hizo este equipo del MIT Varanasi explica, es combinar dos cosas:un polímero de cadena más corta que, por sí mismo, confiere algunas propiedades hidrofóbicas y se ha mejorado con algún procesamiento químico adicional; y un proceso de recubrimiento diferente, llamado deposición química de vapor iniciada (iCVD), que fue desarrollado en los últimos años por la coautora Karen Gleason y sus compañeros de trabajo. Gleason es profesor de Ingeniería Química Alexander and I. Michael Kasser y rector asociado en el MIT. Crédito por crear el mejor polímero de cadena corta y hacer posible depositar el polímero con iCVD, Varanasi dice:va principalmente a Soto, quién es el autor principal del artículo.

Usando el proceso de recubrimiento iCVD, que no involucra líquidos y se puede hacer a baja temperatura, produce una muy fina, Revestimiento uniforme que sigue el contorno de las fibras y que no obstruye los poros. eliminando así la necesidad de que la segunda etapa de procesamiento vuelva a abrir los poros. Luego, un paso adicional, una especie de arenado de la superficie, se puede agregar como un proceso opcional para aumentar aún más la repelencia al agua. "El mayor desafío fue encontrar el punto óptimo donde el rendimiento, durabilidad, y la compatibilidad con iCVD podrían funcionar en conjunto y ofrecer el mejor rendimiento, "dice Soto.

El proceso funciona en muchos tipos diferentes de tejidos, Varanasi dice:incluido el algodón, nylon, y lino, e incluso en materiales no textiles como el papel, abriendo una variedad de aplicaciones potenciales. El sistema ha sido probado en diferentes tipos de tejido, así como en diferentes patrones de tejido de esos tejidos. "Muchos tejidos pueden beneficiarse de esta tecnología, ", dice." Hay mucho potencial aquí ".

Los tejidos revestidos han sido sometidos a una serie de pruebas en el laboratorio, incluida una prueba de lluvia estándar utilizada por la industria. Los materiales han sido bombardeados no solo con agua sino con varios otros líquidos, incluido el café, salsa de tomate, hidróxido de sodio, y varios ácidos y bases, y los he repelido bien a todos.

Los materiales recubiertos se han sometido a lavados repetidos sin degradación de los recubrimientos. y también han pasado pruebas severas de abrasión, sin daños en los recubrimientos después de 10, 000 repeticiones. Finalmente, bajo abrasión severa, "la fibra se dañará, pero el revestimiento no lo hará, " él dice.

El equipo, que también incluye al ex postdoctorado Asli Ugur y Taylor Farnham '14, SM '16, planea continuar trabajando en la optimización de la fórmula química para la mejor repelencia al agua posible, y espera licenciar la tecnología pendiente de patente a las empresas de telas y prendas de vestir existentes. El trabajo contó con el apoyo del Centro de Innovación Tecnológica Deshpande del MIT.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.