{"id":1272,"date":"2015-05-29T10:44:56","date_gmt":"2015-05-29T13:44:56","guid":{"rendered":"http:\/\/www.comunidadtextil.com\/wpnews\/?p=1272"},"modified":"2016-12-21T18:08:24","modified_gmt":"2016-12-21T21:08:24","slug":"los-nanomateriales-imponen-al-sector-textil-un-dinamismoque-reinventa-sus-funciones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/comunidadtextil.com\/wpnews\/2015\/05\/los-nanomateriales-imponen-al-sector-textil-un-dinamismoque-reinventa-sus-funciones\/","title":{"rendered":"Los nanomateriales imponen al sector textil un dinamismo que reinventa sus funciones"},"content":{"rendered":"
\"Nanotecnolog\u00eda<\/a>

Nanotecnolog\u00eda en textiles<\/p><\/div>\n

Los avances experimentados con los nanomateriales, es decir materiales de tama\u00f1o diminuto que tienen la habilidad de controlar la funci\u00f3n de materiales al nivel at\u00f3mico o molecular, est\u00e1n impactando en la vida diaria. El mundo textil ha entrado tambi\u00e9n a esta tendencia con muchos nuevos productos que est\u00e1n siendo lanzados al mercado. En una nota el Dr. Philip Bradford explica qu\u00e9 son los nanomateriales y porqu\u00e9 ya son una fuente significante de innovaci\u00f3n en la industria textil.<\/p>\n

Los nanomateriales son elementos cuyas dimensiones caracter\u00edsticas son en el orden de nan\u00f3metros (nm). Dependiendo de la definici\u00f3n que se desee, esto puede significar menos de 100 nm o menos de 1.000 nm (1 micr\u00f3n). Sin embargo, se acepta generalmente que las estructuras de menos de 500 nm caen en la gama de los nanomateriales.<\/p>\n

Aunque los nanomateriales no son un invento humano -el humo, la ceniza volc\u00e1nica, y el rociado de sal marina son a menudo de dimensiones de nanoescala- la idea de desarrollar procesos que permiten la s\u00edntesis controlada de materiales con dimensiones de nanoescala forman la base de la nanotecnolog\u00eda.<\/p>\n

La fuerza principal para el uso de la nanotecnolog\u00eda para modificar los textiles es la oferta de un creciente n\u00famero de funciones y mejoramientos en el rendimiento o desempe\u00f1o. Con la disminuci\u00f3n de las dimensiones, muchas de las propiedades asociadas con un material de gran volumen pueden cambiar de manera significante en la escala nano. Estos materiales pueden tomar la forma de fibras, part\u00edculas o revestimientos. Los textiles se pueden crear directamente usando 100% nanomateriales. Un buen ejemplo de esto son las napas de no tejidos hechas de nanofibras. Sin embargo, tambi\u00e9n es com\u00fan que las fibras y estructuras textiles establecidas se puedan modificar en alguna manera usando un nanomaterial.<\/p>\n

Nanofibras
\nDurante la \u00faltima d\u00e9cada se han visto mayores avances en las tecnolog\u00edas para la producci\u00f3n de nano-fibras. Las nanofibras son deseables en muchas aplicaciones debido a que poseen muchas de las mismas propiedades de las peque\u00f1as microfibras. Sin embargo, a medida que las fibras contin\u00faen disminuyendo su tama\u00f1o, hasta el campo nano, se presentan enormes incrementos en \u00e1rea de superficie espec\u00edfica \u2014 \u00e1rea de superficie normalizada como por la masa.<\/p>\n

Como ejemplo, una fibra t\u00edpica de pol\u00edmero con 1 micr\u00f3n de di\u00e1metro tiene un \u00e1rea superficial de aproximadamente 4 metros cuadrados por gramo (m2\/g). Esta misma fibra con un di\u00e1metro de 100 nm tiene un \u00e1rea de superficie espec\u00edfica de 40 m2\/g. Este incremento permite obtener una gama de propiedades mejoradas y ofrece nuevas aplicaciones potenciales.<\/p>\n

La mayor\u00eda de las nanofibras son d\u00e9biles debido a una carencia de estirado durante el proceso de producci\u00f3n, de modo que es com\u00fan que los tejidos no se fabriquen enteramente con nanofibras, sino m\u00e1s bien que las nanofibras sean usadas como revestimiento para impartir funciones deseadas a un tejido b\u00e1sico.<\/p>\n

Los tejidos de nanofibras son altamente deseados en los casos en que los textiles se usan en aplicaciones tales como la filtraci\u00f3n de aire y l\u00edquidos, en membranas qu\u00edmicas, en cat\u00e1lisis, en la entrega de productos qu\u00edmicos, y en substratos biol\u00f3gicos.<\/p>\n

Una de las maneras m\u00e1s deseables para la fabricaci\u00f3n de nanofibras es mejorando las tecnolog\u00edas comerciales existentes, de modo que se puedan producir una amplia gama de tama\u00f1os de fibras, desde micro hasta nano. El meltblown es una de tales tecnolog\u00edas establecidas, y que es esencial para la industria de los no tejidos.<\/p>\n

Los equipos de meltblown producen t\u00edpicamente fibras hasta la gama de micrones. Sin embargo, m\u00e1quinas de dise\u00f1o especial y de molde especial han producido verdaderas nanofibras en la gama de 300 a 500 nm (M. Hassan et al. Journal of Membrane Science, 2013), con m\u00e1quinas de meltblown disponibles comercialmente.<\/p>\n

La modificaci\u00f3n de los procesos tradicionales para llegar hasta el nivel de di\u00e1metros de 100 nm ha probado ser un desaf\u00edo. Por esta raz\u00f3n, se han desarrollado m\u00faltiples tecnolog\u00edas exclusivamente para producir nanofibras de di\u00e1metro peque\u00f1o. La electro-hilatura fue la primera de estas t\u00e9cnicas que fueron estudiadas y comercializadas. En este proceso, se usa un gran potencial el\u00e9ctrico para extraer las fibras de un l\u00edquido, t\u00edpicamente una soluci\u00f3n de pol\u00edmero, para convertirlo en un substrato molido.<\/p>\n

Muchas m\u00e1quinas de electro-hilatura producen solo lotes de nanofibras, pero tambi\u00e9n est\u00e1n disponibles en el comercio m\u00e1quinas que producen de rollo a rollo, siendo la firma Elmarco, de la Rep\u00fablica Checa, el mayor jugador en este campo. Las nanofibras se pueden crear tambi\u00e9n conduciendo una soluci\u00f3n de pol\u00edmero o de pol\u00edmero derretido a trav\u00e9s de un peque\u00f1o orificio en rotaci\u00f3n a altas velocidades. La rotaci\u00f3n crea una gran fuerza centr\u00edfuga que lleva las fibras a la escala nano.<\/p>\n

La comercializaci\u00f3n de esta tecnolog\u00eda ha sucedido r\u00e1pidamente con m\u00e1quinas de rollo a rollo ofrecidas ahora por la firma FiberRio Technology Corp., de McAllen, Texas. Xanofi, basada en Raleigh, N.C., es otra compa\u00f1\u00eda que ha expandido sus ofertas de nanofibras comerciales, y su tecnolog\u00eda depende en fuerzas de corte l\u00edquido que estiran peque\u00f1as gotas de una soluci\u00f3n de pol\u00edmero. El corte es creado por dos cilindros conc\u00e9ntricos, uno de los cuales gira a altas velocidades. Las gotitas de soluci\u00f3n de pol\u00edmero son suspendidas en un antisolvente, lo que extrae el solvente de las gotas de soluci\u00f3n a medida que son estiradas por las fuerzas de corte. Esto resulta en la creaci\u00f3n de napas grandes de nano-fibras.<\/p>\n

La producci\u00f3n de las nanofibras de pol\u00edmero de menos de 50 nm no se ha demostrado por t\u00e9cnicas comerciales de producci\u00f3n de nanofibras. Sin embargo, fibras de este peque\u00f1o tama\u00f1o se pueden producir ahora f\u00e1cilmente y han sido estudiadas por cient\u00edficos de materiales durante dos d\u00e9cadas.<\/p>\n

Los nanotubos de carbono son ampliamente conocidos como fibras de nanoescala que exhiben propiedades mec\u00e1nicas extremas y una elevada conductividad el\u00e9ctrica y t\u00e9rmica. Var\u00edan en di\u00e1metro de 1 a 40 nm, pero la longitud es a menudo solo de micrones y existen t\u00edpicamente como polvo negro. Recientes avances en el proceso han incrementado dram\u00e1ticamente la longitud de los tubos, de modo que se pueden convertir en hilos cortados estables y en napas de no tejidos.<\/p>\n

Nanocomp Technologies, de Merrimack, N.H., y Teijin Aramid, de Jap\u00f3n, est\u00e1n a la vanguardia del desarrollo y comercializaci\u00f3n de estos nanomateriales. Nanocomp Technologies produce hilos cortados de nanotubo de carbono seco, as\u00ed como g\u00e9neros laminados, de manera directa y continua desde sus hornos de producci\u00f3n de nanotubos de carbono, mientras que Teijin Aramid hila sus fibras de nanotubo de carbono de alto rendimiento usando una soluci\u00f3n.<\/p>\n

Fibras nanomodificadas
\nAunque la producci\u00f3n de nanofibras continuar\u00e1 su crecimiento y expandir\u00e1 las posibilidades para los textiles, su participaci\u00f3n en el mercado de fibras seguir\u00e1 siendo relativamente peque\u00f1o en el mundo textil en el futuro cercano. Sin embargo, hay otra oportunidad de crecimiento para la adopci\u00f3n de nanotecnolog\u00eda en la industria textil, a trav\u00e9s de la modificaci\u00f3n de fibras y tejidos con nanomateriales.<\/p>\n

Las aplicaciones para estas modificaciones son numerosas, pero algunos de los usos principales incluyen propiedades antimicrobiales, autolimpieza fotocatal\u00edtica, propiedades \u00f3pticas modificadas, mejores propiedades mec\u00e1nicas, mejor resistencia t\u00e9rmica, calentamiento resistivo, resistencia a la luz ultravioleta, superficies rugosas de escalas m\u00faltiples, conductividad el\u00e9ctrica, y compatibilidad de la c\u00e9lula y entrega de medicinas en aplicaciones biom\u00e9dicas. Estas modificaciones caen en tres categor\u00edas de nanopart\u00edculas llenadas, nanopart\u00edculas revestidas, y fibras revestidas con una l\u00e1mina delgada.<\/p>\n

Aunque la ciencia de pol\u00edmeros y el acabado superficial han provisto muchos avances para las fibras y tejidos, algunas necesidades de rendimiento se cubren mejor con la adici\u00f3n de part\u00edculas peque\u00f1as -a menudo inorg\u00e1nicas- a las fibras. La adici\u00f3n de part\u00edculas de tama\u00f1o micro a los pol\u00edmeros para la hilatura de fibras a menudo disminuye dram\u00e1ticamente las propiedades mec\u00e1nicas de las fibras y puede tapar el empaque de hilatura. La reducci\u00f3n del tama\u00f1o de las part\u00edculas a la escala nano minimiza estos efectos al mismo tiempo que provee la misma funci\u00f3n.<\/p>\n

Las nanopart\u00edculas se pueden mezclar \u00edntimamente con el pol\u00edmero de modo que se puedan dispersar a trav\u00e9s del espesor de la fibra, o pueden residir en la superficie de la fibra. Las nanopart\u00edculas incrustadas dentro de las fibras permanecen firmemente en su lugar y exhibir\u00e1n buenas propiedades al desgaste. Sin embargo, si la part\u00edcula necesita estar cerca de la superficie para contribuir a la funci\u00f3n, muchas part\u00edculas no participan en el proceso. Esta opci\u00f3n es a menudo la mejor si las fibras se van a usar en confecciones, en donde un desempe\u00f1o de degradaci\u00f3n y la exposici\u00f3n a largo plazo a las nanopart\u00edculas es algo no deseable.<\/p>\n

Por otra parte, las nanopart\u00edculas que residen permanentemente en la superficie de las fibras ser\u00e1n mucho menos durables pero contribuir\u00e1n a la funcionabilidad de la superficie. Esta configuraci\u00f3n es m\u00e1s apropiada para los productos t\u00e9cnicos que tienen poco desgaste durante su uso, o para productos m\u00e9dicos en donde se desea que el cuerpo absorba nanopart\u00edculas terap\u00e9uticas en la superficie.<\/p>\n

Las fibras se pueden revestir tambi\u00e9n con l\u00e1minas delgadas de materiales inorg\u00e1nicos con espesores de nanoescala controlados. Muchas de las t\u00e9cnicas usadas en la industria textil han sido adaptadas de t\u00e9cnicas de deposici\u00f3n desarrolladas en un principio para las industrias micro-electr\u00f3nica y fotovoltaica. Ejemplos de este revestimiento con l\u00e1mina delgada incluyen:
\nDeposici\u00f3n electroless, usada para conformar fibras de pol\u00edmero metalizado no conductivo a trav\u00e9s de una reducci\u00f3n de sales de metal en soluci\u00f3n.<\/p>\n

Chisporroteo, usado para revestir la superficie de tejidos con casi cualquier material inorg\u00e1nico, incluyendo oro, plata, \u00f3xidos de metal y nitruros de metal. Esto se logra a trav\u00e9s del bombardeo de un material de meta inorg\u00e1nico por una descarga de plasma reluciente, lo cual provee un vapor para la subsiguiente deposici\u00f3n.<\/p>\n

Deposici\u00f3n de capa at\u00f3mica, el est\u00e1ndar usado para los revestimientos inorg\u00e1nicos de tipo ultra conformes en las superficies, incluyendo en fibras individuales dentro de los hilos y tejidos. El control del espesor a nivel at\u00f3mico se logra a trav\u00e9s de dos reacciones de fase de gas controladas y alternas, en la superficie del material.<\/p>\n

Deposici\u00f3n sol gel, usada para revestir fibras con l\u00e1minas densas de nanopart\u00edculas inorg\u00e1nicas. La s\u00edlica es a menudo el material depositado, y el control de la rugosidad de la part\u00edcula de nanoescala ha mostrado que produce tejidos con propiedades superhidrof\u00f3bicas y de auto-limpieza, sin necesidad de usar pol\u00edmeros fluorinados.<\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 sigue despu\u00e9s?
\nUna de las mayores \u00e1reas de desarrollos textiles recientes ha sido en textiles inteligentes, en donde los tejidos son integrados con aparatos electr\u00f3nicos. Las m\u00e1s recientes adiciones en este campo son capaces de recolectar energ\u00eda del usuario o del medio ambiente, almacenar la energ\u00eda, y luego accionar los aparatos con esta energ\u00eda. Sin embargo, todos estos componentes microelectr\u00f3nicos est\u00e1n adheridos f\u00edsicamente al tejido de alguna manera.<\/p>\n

Muchas personas en este campo se imaginan futuros textiles inteligentes en donde las fibras mismas contienen los aparatos, haciendo por una funci\u00f3n inteligente integrada y uniforme. Gracias a la nanotecnolog\u00eda, porciones de este futuro est\u00e1n comenzando a emerger. Aparatos de una sola fibra se han convertido en un t\u00f3pico caliente en las revistas de materiales superiores y de nanotecnolog\u00eda.<\/p>\n

Unos pocos ejemplos de esto incluyen fibras de supercapacitor estirables y de estado s\u00f3lido (Y. Meng et al. Advanced Materials, 2013); c\u00e9lulas solares basadas en fibras (T. Chen et al., Nano Letters, 2012); bater\u00edas o pilas de una sola fibra (W. Wang et al. Nano Letters, 2014); y fibras que recolectan energ\u00eda piezoel\u00e9ctrica (M. Lee et al., Advanced Materials, 2012). Estos son sistemas de fibras de m\u00faltiples componentes que son solo posible gracias a la ingenier\u00eda de la aplicaci\u00f3n precisa de los nanomateriales en las fibras. Aunque la producci\u00f3n comercial de estas estructuras todav\u00eda se va a demorar un poco, la nanotecnolog\u00eda y los nanomateriales son claramente la fuerza impulsora para el desarrollo de la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de textiles avanzados y funcionales.
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\nEl Dr. Philip Bradford es profesor asistente del Colegio de Textiles, Departamento de Ingenier\u00eda Textil, Qu\u00edmica y Ciencia de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en Raleigh, N.C. Su investigaci\u00f3n incluye la s\u00edntesis de nanotubos de carbono, la fabricaci\u00f3n de tejidos no tejidos usando estos nanotubos de carbono, y aplicaciones novedosas de estos materiales. Este art\u00edculo est\u00e1 basado en una disertaci\u00f3n del Dr. Bradford durante el \u2018Foro a la Innovaci\u00f3n\u2019 realizado por la revista Textile World.
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Textiles Panamericanos \/ Comunidad Textil
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Para comunicarse con Comunidad Textil: contacto@comunidadtextil.com<\/a><\/p>\n\n\n\n
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