Una película hecha de diminutos nanotubos de carbono (CNT) puede ser un material clave en el desarrollo de ropa que puede calentar o enfriar al usuario a pedido. Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Carolina del Norte encuentra que la película de CNT tiene una combinación de térmicas, propiedades eléctricas y físicas que lo convierten en un candidato atractivo para los tejidos inteligentes de próxima generación.

Los investigadores también pudieron optimizar las propiedades térmicas y eléctricas del material, permitiendo que el material retenga sus propiedades deseables incluso cuando se expone al aire durante muchas semanas. Es más, estas propiedades se lograron utilizando procesos que eran relativamente simples y no necesitaban temperaturas excesivamente altas.

"Muchos investigadores están tratando de desarrollar un material que no sea tóxico y económico, pero al mismo tiempo es eficiente para calentar y enfriar, "dijo Tushar Ghosh, coautor correspondiente del estudio. "Nanotubos de carbon, si se usa apropiadamente, estan seguros, y usamos un formulario que resulta ser económico, Hablando relativamente. Así que es potencialmente un material termoeléctrico más asequible que podría usarse junto a la piel ". Ghosh es el Profesor Distinguido de Textiles William A. Klopman en el Wilson College of Textiles de Carolina del Norte.

"Queremos integrar este material en la propia tela, "dijo Kony Chatterjee, primer autor del estudio y Ph.D. estudiante en NC State. "Ahora, la investigación sobre ropa que puede regular la temperatura se centra en gran medida en la integración de materiales rígidos en las telas, y los dispositivos termoeléctricos portátiles que se encuentran en el mercado tampoco son flexibles ".

Para enfriar al usuario, Chatterjee dijo:Los CNT tienen propiedades que permitirían que el calor se extraiga del cuerpo cuando se aplica una fuente externa de corriente.

"Piense en ello como una película, con propiedades de enfriamiento en un lado y calentamiento en el otro, "Dijo Ghosh.

Los investigadores midieron la capacidad del material para conducir electricidad, así como su conductividad térmica, o la facilidad con que el calor atraviesa el material.

Uno de los hallazgos más importantes fue que el material tiene una conductividad térmica relativamente baja, lo que significa que el calor no volvería fácilmente al usuario después de dejar el cuerpo para enfriarlo. Eso también significa que si el material se usó para calentar al usuario, el calor viajaría con una corriente hacia el cuerpo, y no volver a salir a la atmósfera.

Los investigadores pudieron medir con precisión la conductividad térmica del material a través de una colaboración con el laboratorio de Jun Liu. profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. Los investigadores utilizaron un diseño experimental especial para medir con mayor precisión la conductividad térmica del material en la dirección en la que la corriente eléctrica se mueve dentro del material.

"Debe medir cada propiedad en la misma dirección para obtener una estimación razonable de las capacidades del material, "dijo Liu, coautor correspondiente del estudio. "Esta no fue una tarea fácil; fue muy desafiante, pero desarrollamos un método para medir esto, especialmente para películas delgadas y flexibles ".

El equipo de investigación también midió la capacidad del material para generar electricidad utilizando una diferencia de temperatura, o gradiente térmico, entre dos ambientes. Los investigadores dijeron que podrían aprovechar esto para calentar, enfriamiento, o para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.

Liu dijo que si bien estas propiedades termoeléctricas eran importantes, También fue clave que encontraran un material que también fuera flexible, estable en el aire, y relativamente simple de hacer.

"El objetivo de este documento no es que logramos el mejor rendimiento termoeléctrico, ", Dijo Liu." Logramos algo que se puede utilizar como un flexible, electrónico, material blando que es fácil de fabricar. Es fácil preparar este material, y fácil de lograr estas propiedades ".

Por último, su visión para el proyecto es diseñar una tela inteligente que pueda calentar y enfriar al usuario, junto con la recolección de energía. Creen que una prenda inteligente podría ayudar a reducir el consumo de energía.

"En lugar de calentar o enfriar toda una vivienda o espacio, calentarías o enfriarías el espacio personal alrededor del cuerpo, "Dijo Ghosh." Si pudiéramos bajar el termostato uno o dos grados, eso podría ahorrar una enorme cantidad de energía ".

El papel, "Propiedades termoeléctricas en el plano de películas de nanotubos de carbono dopadas flexibles y procesables a temperatura ambiente, "fue publicado en la revista Materiales de energía aplicada ACS .