Los uniformes de los soldados del Ejército de los EE. UU. Deben cumplir una larga lista de requisitos desafiantes. Necesitan sentirse cómodos en todos los climas, ser duradero a través de múltiples lavados, resistir los incendios y ahuyentar a los insectos, entre otras cosas. Las telas existentes no marcan todas estas casillas, por lo que los científicos han ideado una forma novedosa de crear un retardante de llama, tela repelente de insectos que utiliza sustancias no tóxicas.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (ACS).

"El Ejército nos presentó este interesante y desafiante requisito de multifuncionalidad, "dice el líder del estudio, Ramaswamy Nagarajan, Doctor. "Hay uniformes de combate del Ejército resistentes al fuego hechos de varios materiales que cumplen con los requisitos de retardantes de llama. Pero son caros, y hay problemas para teñir las telas. También, algunas de las materias primas no se producen en los EE. UU. Nuestro objetivo era encontrar un material existente que pudiéramos modificar para hacerlo retardante de llama y repelente de insectos. pero todavía tengo una tela que un soldado querría usar ".

Dado que el grupo de investigación de Nagarajan se centra en la química verde sostenible, el equipo buscó productos químicos y procesos no tóxicos para este estudio. Eligieron modificar una mezcla de nailon y algodón 50-50 disponible comercialmente, relativamente económico, tela duradera y cómoda producida en los EE. UU. El material se utiliza en una amplia gama de aplicaciones civiles y militares porque el nailon es fuerte y resistente a la abrasión, mientras que el algodón es cómodo de llevar. Pero este tipo de tejido no repele los insectos de forma inherente y está asociado con un alto riesgo de incendio.

"Empezamos haciendo la tela ignífuga, centrándose en la parte de algodón de la mezcla, "explica Sourabh Kulkarni, un doctorado estudiante que trabaja con Nagarajan en el Centro Lowell de Materiales Avanzados de la Universidad de Massachusetts. "El algodón tiene muchos grupos hidroxilo (oxígeno e hidrógeno unidos) en su superficie, que pueden ser activados por productos químicos fácilmente disponibles para unirse con compuestos que contienen fósforo que imparten retardo de llama. "Para su compuesto que contiene fósforo, eligieron el ácido fítico, un abundante, Sustancia no tóxica que se encuentra en las semillas. nueces y granos.

Próximo, Los investigadores abordaron la cuestión de hacer que el material repele los insectos para que los soldados no tengan que rociarse repetidamente o llevar un artículo adicional en sus mochilas. El equipo tomó permetrina, un repelente de insectos no tóxico de uso diario, y lo adhirió a la tela mediante deposición asistida por plasma en colaboración con una empresa local, LaunchBay. A través de prueba y error, los investigadores finalmente consiguieron que tanto el ácido fítico como la permetrina se unieran a las moléculas de la superficie de la tela.

Usando métodos para medir la capacidad de liberación de calor y la liberación de calor total, así como una prueba de llama vertical, encontraron que el material modificado se comportaba al menos un 20% mejor que el material sin tratar. También utilizaron una prueba estándar de repelencia de insectos con mosquitos vivos y encontraron que la eficacia era superior al 98%. Finalmente, el tejido permaneció "transpirable" después del tratamiento, según se determinó mediante estudios de permeabilidad al aire.

"Estamos muy emocionados, "Nagarajan dice, "porque hemos demostrado que podemos modificar esta tela para que sea retardante de llama y repelente de insectos, y aún así sea bastante duradera y cómoda. Nos gustaría usar una sustancia distinta al ácido fítico que contenga más fósforo y, por lo tanto, imparta un mayor nivel de retardo de llama, mejor durabilidad y aún no ser tóxico para la piel de un soldado. Habiendo demostrado que podemos modificar la tela, También nos gustaría ver si podemos adjuntar antimicrobianos para prevenir infecciones por bacterias, así como tintes que permanecen duraderos ".