Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha desarrollado un material superhigroscópico novedoso que mejora la evaporación del sudor dentro de un traje de protección personal, para crear un efecto de enfriamiento para un mejor confort térmico para usuarios como trabajadores de la salud y otros oficiales de primera línea. . Esta invención fue validada a través de pruebas de laboratorio realizadas en colaboración con investigadores de HTX (Home Team Science &Technology Agency) en Singapur.

La nueva película desecante, que es biocompatible y no tóxica, tiene una rápida tasa de absorción, alta capacidad de absorción y excelentes propiedades mecánicas. Esto significa que el material es muy robusto y duradero para aplicaciones prácticas, como los trajes de protección que usan los trabajadores de la salud. También es asequible, ligero, fácil de fabricar y reutilizable.

"A una temperatura ambiente de unos 35 ºC, un trabajador sanitario que se pone un traje protector durante una hora normalmente experimenta un índice de calor de unos 64 ºC. Esto provoca molestias y una tensión térmica prolongada que puede provocar un golpe de calor e incluso la muerte. Nuestro novedoso compuesto de humedad -la película atrapante logra un efecto de enfriamiento dentro del traje protector a través del enfriamiento por evaporación, al aumentar la evaporación del sudor de la piel", explicó el líder del equipo de investigación, el profesor asistente Tan Swee Ching, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Diseño de la NUS. e Ingeniería.

Colocar una pieza de película compuesta novedosa en un traje protector (por ejemplo, en la parte posterior del traje) podría reducir el índice de calor en aproximadamente un 40 %, lo que reduce notablemente la probabilidad de sufrir un golpe de calor.

El informe fue publicado en Pequeño el 20 de febrero de 2022.

Este avance de investigación demuestra el resultado positivo de aprovechar las fortalezas complementarias de NUS y HTX para crear beneficios tangibles para el equipo local y la comunidad en general. Al combinar el conocimiento científico del equipo de NUS sobre materiales de hidrogel avanzados y la profunda comprensión de HTX de las necesidades y capacidades de ingeniería del Home Team, el equipo de investigación conjunto pudo personalizar y optimizar el nuevo material que atrapa la humedad para aplicaciones prácticas para mejorar el rendimiento y la productividad de oficiales de primera línea.

Refrescarse aumentando la evaporación del sudor

Los trajes de protección médica tienen excelentes propiedades antibacterianas e impermeables. Sin embargo, este alto nivel de protección detiene la ventilación del vapor de agua producido por el sudor evaporado e impide la pérdida de calor del cuerpo. Esta es la razón por la cual los usuarios, como los trabajadores de la salud que necesitan usar trajes de protección durante largas horas, especialmente en ambientes tropicales, a menudo informan sobre la tensión de calor ocupacional.

Las soluciones de gestión térmica, como las prendas que enfrían el aire con ventiladores eléctricos o la ingestión de lodos de hielo, no son prácticas debido a limitaciones como el volumen, el peso pesado y la eficacia limitada. Si bien los textiles y revestimientos avanzados son soluciones prometedoras, son difíciles de fabricar y los costos de producción son altos.

El equipo de NUS ideó una estrategia práctica para superar los desafíos actuales aprovechando el principio del enfriamiento por evaporación. Su solución implica el uso de una película compuesta súper higroscópica para controlar el nivel de humedad en el microambiente del traje protector. Cuando la película compuesta que atrapa la humedad absorbe vapor de agua dentro del traje protector, el nivel de humedad desciende. Esto a su vez acelera la evaporación del sudor de la piel. Como resultado, se disipa más calor del cuerpo humano a través del sudor, lo que brinda comodidad térmica a usuarios como los trabajadores de la salud.

Para examinar la eficacia de su solución, el equipo de NUS realizó pruebas en colaboración con investigadores de HTX, utilizando un maniquí "Newton" de 20 zonas dentro de una cámara climática. Este es un hito experimental importante en la evaluación de la viabilidad de aplicar la película compuesta a la escala de ropa de cuerpo completo.

Con la película compuesta, la humedad relativa (HR) en condiciones de sudoración moderada se redujo en aproximadamente un 40 %, del 91 % al 48,2 % después de una hora de sudoración y al 53,2 % después de dos horas de sudoración. El equipo también encontró que dentro de la primera hora de sudoración, el índice de calor o la "temperatura del aire sentida" se redujo significativamente de 64,6 ºC a 40 ºC a una temperatura del aire de 35 ºC. En este nivel, mientras los usuarios todavía sienten calor, la probabilidad de Se reduce notablemente el golpe de calor, los calambres por calor y el agotamiento por calor.

"Estos experimentos muestran que nuestra película que atrapa la humedad reduce efectivamente la HR dentro del traje protector, lo que reduce significativamente el índice de calor y mejora la comodidad térmica para los usuarios", dijo el asistente. explicó el Prof. Tan.

En otro experimento de laboratorio, el equipo de investigación también demostró que la temperatura corporal (o la temperatura de la piel) podía reducirse significativamente en 1,5 ºC mediante el enfriamiento por evaporación. Esto prueba aún más que la película compuesta puede ayudar potencialmente a los usuarios, como trabajadores de la salud, soldados o bomberos, a aliviar el estrés térmico, especialmente durante actividades extenuantes.

La regeneración de la película compuesta del equipo de NUS también es más eficiente desde el punto de vista energético, ya que requiere una temperatura más baja para liberar la humedad atrapada. A 50º C, la película compuesta libera el 80% de su contenido de agua a los 10 minutos y alcanza el 95% a los 40 minutos. La mayoría de los materiales higroscópicos se regeneran a una temperatura de más de 100 ºC, en un período de más de una hora.

"A partir de los hallazgos de varios estudios en este proyecto, tenemos la esperanza de que la película que atrapa la humedad se pueda incrustar en el equipo de protección personal (PPE) y/o la ropa de protección personal (PPC) de los oficiales del equipo local, para mejorar el confort térmico y mejorar el desempeño de los oficiales de primera línea", dijo Ying Meng Fai, Director, Factores Humanos y Centro de Experiencia en Simulación, en HTX.

Animado por los resultados de su último estudio, el equipo de NUS ahora está trabajando para mejorar su material higroscópico para que pueda absorber más y más rápido. El equipo también tiene previsto aplicar su estrategia de refrigeración a otros tipos de prendas de protección, como las de los bomberos.

Además, el Asistente. El Prof. Tan y su equipo buscan oportunidades para comercializar esta tecnología. + Explora más

Una película novedosa que evapora el sudor seis veces más rápido y retiene 15 veces más la humedad