Guantes calefactados, esposas, e incluso anillos son algunas de las aplicaciones potenciales de MXene altamente conductivo, un material 2-D hecho de capas atómicas alternas de titanio y carbono. En un nuevo estudio, los investigadores han fabricado escamas de MXene, luego adhirió electrostáticamente las escamas a los hilos, y finalmente cosí los hilos en telas ordinarias que se pueden calentar con seguridad a baja tensión.

Los investigadores, dirigido por Chong Min Koo, en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea y la Universidad de Corea, y Cheolmin Park, en la Universidad de Yonsei, han publicado un artículo sobre el calentador MXene adaptable a la forma en un número reciente de ACS Nano .

En años recientes, Los investigadores han estado investigando diferentes materiales para ser utilizados como flexibles, calentadores portátiles. Aunque los materiales como los nanotubos de carbono y el grafeno tienen excelentes propiedades eléctricas y ópticas, Ha sido un desafío procesarlos para su uso en aplicaciones.

Un material más nuevo, MXene fue introducido por primera vez en 2011 por investigadores de la Universidad de Drexel. MXene es un material cristalino 2-D que exhibe una conductividad similar al metal y un fuerte comportamiento de conversión de electricidad a calor. También se puede procesar fácilmente en películas y telas delgadas.

"Pudimos desarrollar novedosos materiales ligeros, calentadores eléctricos rentables pero de alto rendimiento basados ​​en materiales 2D emergentes de MXene, que son adecuados para aplicaciones portátiles y corporales, "Park dijo Phys.org . "Se han propuesto varios candidatos para el propósito, basado en nanomateriales de carbono, pero están restringidos por su pobre procesabilidad o baja conductividad eléctrica que involucra químicos dañinos y tóxicos. Resolvimos estos problemas con escamas MXene procesadas en solución ".

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron por primera vez escamas de MXene para fabricar un calentador de película delgada transparente. Bajo 15 V aplicados, la temperatura del calentador aumentó a una velocidad de 8 ° C / segundo para alcanzar un máximo de 120 ° C (248 ° F). Sumergiendo el calentador en nitrógeno líquido durante 5 minutos, los investigadores demostraron que el calentador podría funcionar como un descongelador, eliminando rápidamente la escarcha en su superficie por debajo de 12 V. Como demostración de su alta flexibilidad, el calentador podría plegarse en un ángulo de 90 ° sin ningún aumento de resistencia, y continuó funcionando incluso cuando se dobló por la mitad, aunque con mayor resistencia.

Los investigadores también demostraron que las escamas de MXene se pueden usar para hacer tela calentada. Para hacerlo los investigadores trataron hilos de polímeros comerciales con un recubrimiento para mejorar su interacción electrostática con las escamas de MXene. Luego sumergieron los hilos en una solución de agua que contenía escamas de MXene. La interacción electrostática entre los hilos cargados positivamente y las escamas cargadas negativamente hizo que las escamas se autoensamblaran en las fibras individuales. convirtiendo los hilos blancos en negros en el proceso.

Los hilos recubiertos de MXene se cosieron luego con algodón para hacer ropa calentada. Bajo un pequeño voltaje cada escama de MXene actuó como un pequeño calentador. Controlando el voltaje, los investigadores pudieron elevar gradualmente la temperatura de la piel fría a la temperatura corporal normal sin dañar la piel. En aplicaciones futuras, la ropa calentada podría funcionar con baterías convencionales o con fuentes de energía alternativas.

"Potencialmente, nuestro calentador puede funcionar con la energía almacenada en baterías y / o supercondensadores de una variedad de fuentes de energía renovables emergentes, como las células solares portátiles, generadores de energía triboeléctrica, etcétera, "Dijo Park.

Los investigadores esperan que el robusto, La ropa calefactada flexible podría ser útil para la termoterapia y el control de la salud. entre otras aplicaciones personales.

"Dado que las escamas MXene que desarrollamos con el proceso de solución son altamente conductoras y ópticamente transparentes, una variedad de aplicaciones son posibles, en particular, requiriendo electrodos transparentes, "Park dijo." Los ejemplos incluyen el desarrollo de pantallas de diodos emisores de luz orgánicos mecánicamente flexibles y, por lo tanto, portátiles, fotodetectores, y sensores de presión y / o tacto transparentes ".

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