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Los científicos han creado un calentador textil para llevar puesto, basado en hilos conductores muy duraderos.
Los calefactores ligeros para llevar puestos, con elementos calefactores incrustados en el tejido, podrían ayudar a mantener el calor de las personas, pero los intentos anteriores han dado como resultado cables o hilos rígidos y calientes que no se pueden lavar con seguridad.
Recientemente, los investigadores han tratado telas e hilos con poli(3,4-ethylenedioxythiophene) y poli(4-styrenesulfonate). Este recubrimiento flexible calentaba los materiales y se mantenía en su sitio tras el lavado.
Sin embargo, los polímeros no eran lo suficientemente conductores para el calentamiento personal, y algunos compuestos añadidos para hacerlos más conductores podían irritar la piel.
El Dr. Rawat Jaisutti, del Departamento de Física de la Universidad de Thammasat, y sus colegas de Tailandia y Corea querían mejorar el recubrimiento de dos polímeros aplicado al hilo para que pudiera distribuir el calor a una tensión de funcionamiento segura cuando se cosiera en la tela.
Como primer paso, sumergieron el hilo de algodón recubierto de polímero en etilenglicol, que no irrita la piel humana.
Cuando aplicaron voltaje al material, este se calentó, requiriendo voltajes más bajos para alcanzar altas temperaturas que algunos calentadores flexibles descritos anteriormente.
A continuación, los investigadores lavaron el hilo tratado, ya sea repetidamente con agua o una vez con detergente.
Comprobaron que, aunque en ambos casos se producía una ligera pérdida de conductividad, esta era significativamente menor que en la versión sin etilenglicol.
Por último, cosieron varios trozos del hilo formando un patrón TU sobre un trozo de tela con un soporte de tela adicional.
Cuando el calentador se conectó a una fuente de alimentación de tres voltios y se fijó a la muñeca de una persona, la distribución del calor en la muñequera térmica se mantuvo estable mientras se doblaba hacia adelante y hacia atrás.
"Los elementos calefactores fabricados con los hilos conductores mostraban una excelente distribución de la temperatura y podían calentarse hasta 150 grados Celsius (302 grados Fahrenheit) con una tensión de accionamiento suficientemente baja, de 5 V", explicaron los autores.
"Además, los elementos calefactores mostraron un rendimiento de calentamiento Joule estable bajo tensiones de flexión repetidas y 2.000 ciclos de estiramiento y liberación".
"Para demostrar su uso práctico en sistemas de calefacción en el cuerpo, se demostró una pulsera térmica ligera y transpirable cosiendo los hilos conductores en un tejido con una estructura de circuito sencilla", dijeron.
"A partir de estos resultados, creemos que nuestra estrategia para obtener hilos altamente conductores y duraderos puede utilizarse en diversas aplicaciones, como la terapia de calor médica y los sistemas de gestión de la calefacción personal".
Fuentes, créditos y referencias:
Wash-Durable Conductive Yarn with Ethylene Glycol-Treated PEDOT:PSS for Wearable Electric Heaters. ACS Appl. Mater. Interfaces 13 (40): 48053-48060; doi: 10.1021/acsami.1c13329
Imagen: Un hilo conductor de la electricidad y duradero se cosió a la tela y se convirtió en un calentador portátil (las altas temperaturas se indican con amarillos y rojos) cuando se aplicó un voltaje seguro. Crédito de la imagen: Pattanarat et al., doi: 10.1021/acsami.1c13329.