Imagínese usar una toallita limpiadora que pudiera detectar la presencia de una bacteria o patógeno y cambiar a un color diferente, o una máscara de respiración N95 que podría detectar la presencia del nuevo coronavirus y responder de una manera que alerta al usuario, para que supieran cuándo tenían que cambiarlo.

Christina Tang, Doctor., profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Ciencias de la Vida de la Virginia Commonwealth University, está probando nuevas formas de dar vida a estos escenarios al convertir cristales líquidos en fibras que cambian de color a diferentes temperaturas.

Tang y los estudiantes de su equipo de Proyectos Integrados Verticalmente han estado trabajando en un proyecto con el Ejército de los EE. UU. Para fabricar fibras con estas propiedades aparentemente mágicas o termocrómicas. En lugar de una rueca, El laboratorio de Tang utiliza un instrumento de electrohilado en un proceso que ella comparó con la fabricación de algodón de azúcar. Una boquilla genera el material, que luego se extrae en una fibra y se enrolla en láminas.

El grupo de Tang está determinando cómo se pueden procesar la fibra y los cristales líquidos para que un aumento o una caída de la temperatura provoque un cambio "para que aún podamos obtener color, pero también comprender fundamentalmente cómo ese procesamiento afecta el cambio de fase ".

Estos "tejidos inteligentes" están hechos de suave, materiales livianos y elásticos y podrían usarse en ropa como camuflaje o para otras aplicaciones como detectar la presencia de un patógeno como un virus. También se han utilizado para crear sensores y dispositivos portátiles.

Tang trabaja a nanoescala, donde una nanofibra es 1, 000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. Sus áreas de investigación incluyen nanomateriales poliméricos funcionales y nanopartículas.

Los nanomateriales de polímero están hechos de plásticos como el nailon o el polietileno, el mismo tipo de material que se usa para fabricar botellas de plástico para refrescos. El laboratorio de Tang fabrica nanofibras no tejidas, similar a una bolsa de compras reutilizable, que se puede producir fácilmente en masa.

"Nos gusta pensar en cómo podemos agregar funciones a estos materiales, " ella dijo.

En el caso de la máscara N95, ella dijo, un usuario sabría "cuando tuvieras que cambiarlo, en lugar de adivinar ". Con las toallitas de limpieza, "Podías seguir limpiando hasta que ya no cambiara de color".

En su investigación sobre la comprensión de las propiedades fundamentales de estos materiales, Tang está probando cómo fabricar fibras termocrómicas mediante la incorporación de formulaciones de cristal líquido en nanofibras electrohiladas.

Aaron Wimberly, un junior con especialización en ingeniería química y de ciencias de la vida, comenzó a trabajar en el proyecto el verano antes de su segundo año.

"Cuando entré por primera vez al laboratorio y el Dr. Tang me estaba mostrando algunas de las muestras de esteras tejidas electrohiladas y soluciones poliméricas, fue realmente, realmente genial, ", dijo. Desde entonces ha ayudado a hacer muestras que pueden cambiar de color.

Tang dijo que algunos investigadores en el campo se enfocan en líquidos mientras que otros en polímeros. Su enfoque en la intersección de los dos, aplica métodos típicamente usados ​​para líquidos a estos materiales.

Los cristales líquidos que se encuentran entre las fases líquida y sólida, tienen la propiedad óptica del color reflejado:"el mismo principio que le da a las alas de mariposa su color en lugar de tintes que absorben el color, "Dijo Tang.