En el video que puso al científico de materiales e ingeniero químico Alon Gorodetsky en el camino hacia su último invento, un pulpo aparece de las algas como un susto en una película de terror. La criatura abandona su coloración de camuflaje tan rápidamente que parece materializarse fuera del agua de mar. Ese video "notable", dice el profesor asociado de la Universidad de California, Irvine, "realmente cambió la trayectoria de mi carrera, porque comencé a trabajar en materiales inspirados en cefalópodos". Más recientemente, Gorodetsky se inspiró en un calamar, específicamente en su color. -cambiar la piel: para crear un nuevo material que pueda contener o dejar salir una cantidad ajustable de calor. El “material termoconfort”, como lo describe su equipo en la revista Nature Communications, tiene una variedad de usos potenciales, desde ropa que regula el calor hasta recubrimientos que ahorran energía para los techos.
Los calamares tienen órganos llamados cromatóforos que pueden expandirse y contraerse rápidamente, pasando de puntos a puntos de color 14 veces más anchos en menos de un segundo. Las dimensiones cambiantes de sus puntos significan que se pueden reflejar diferentes longitudes de onda de luz desde un punto dado en la piel del animal dependiendo de si los músculos del calamar han encogido o agrandado los cromatóforos. En lugar de mirar las ondas de luz visibles, Gorodetsky y su equipo estaban interesados en reflejar la luz infrarroja, que sentimos como calor. Los investigadores han fabricado un material que consiste en una película delgada de cobre, que refleja muy eficazmente el calor infrarrojo, sobre una capa de goma elástica, sustancialmente menos reflectante. La capa de cobre está cubierta de fisuras finas, por lo que cuando se tira del material termoconfort, las piezas reflectantes de cobre se separan, permitiendo que el calor escape a través del polímero (caucho) entre ellas.
Gorodetsky tiene una práctica analogía para explicar la invención de su laboratorio: “Imagina que tienes un lago congelado o un océano congelado, y está cubierto de témpanos de hielo, todos estos trozos de hielo que están agrupados uno al lado del otro. Así es básicamente el material en su estado inactivo y no estirado. Cuando lo estira, separa todos los témpanos de hielo, por lo que en nuestro caso, puede ver el polímero debajo de ellos ”. Cuando el calor golpea el polímero entre los“ témpanos ”de cobre, se transmite a través del material en lugar de reflejarse de vuelta hacia su fuente. Debido a la capa de cobre, el material, un "caucho extremadamente ligero y elástico", en palabras de Gorodetsky, es brillante, aunque su color se aclara a medida que se estira.
En su punto más cálido, el material termoconfort atrapa (o se refleja hacia el cuerpo) calienta casi tan efectivamente como una manta espacial, ese material de aluminio arrugado que se ha utilizado para reflejar el resplandor del sol en el espacio y mantener el calor corporal de los maratonistas después de las carreras . Una funda hecha de material termoconfort aumentó la temperatura del antebrazo del usuario en casi un grado Celsius, cerca del poder de calentamiento de una manta espacial. Pero el material termorregulador también es impresionantemente versátil. En diferentes grados de estiramiento, puede hacer que los usuarios se sientan cómodos en un lapso de 8.2 grados Celsius (aproximadamente 15 grados Fahrenheit). Cuando está estirado en un 30 por ciento, se asemeja a la capacidad aislante de un vellón Columbia Omni-Heat; con un factor de estiramiento del 50 por ciento, el material mantiene el calor como la lana. Cuando los investigadores estiraron el material termoconfort para duplicar su longitud original, el calor lo atravesó como si fuera algodón. E incluso después de que los investigadores expandieron y contrajeron el material 1, 000 veces, el uso repetido no lo desgastó.
Debido a que el material termoconfort se probó con el cobre como la capa interna que toca la piel del usuario, esto significaba que mantenía al usuario caliente cuando estaba en su estado compacto, al mantener el calor de su cuerpo. Pero si voltea el material, dice Gorodetsky, sería mantenga el calor afuera, como una sombrilla brillante colocada en el parabrisas de un automóvil.
En el documento de Nature Communications, los ingenieros postulan una variedad de aplicaciones, entre ellas la posibilidad de que el material termoconfort desempeñe un papel en la reducción de la cantidad de energía dedicada a mantener los espacios templados, lo que representa un tercio del consumo de energía de los locales comerciales y residenciales. edificios en todo el mundo. La fabricación del material debería, según Gorodetsky, ser tan económica como las mantas espaciales de producción masiva, que cuestan menos de $ 4 en REI, y estirarla requiere una energía mínima, en comparación con los costos de energía de una bomba de calor o sistema de aire acondicionado. Se imagina el material cobrizo que recubre los techos y las ventanas, o las capas en carpas u otros equipos exteriores para controlar el flujo de calor. Podría usarse, especula, para ayudar a disipar el calor de los dispositivos electrónicos (piense, por ejemplo, en qué tan rápido una computadora portátil puede calentarse de manera incómoda). Gorodetsky también menciona aplicaciones más pequeñas y cotidianas, como los contenedores tipo Tupperware para mantener fríos los alimentos perecederos.
Gorodetsky dice que su laboratorio está muy entusiasmado con el impacto que el material podría tener en la ropa. "Si tuvieras una chaqueta que todos pudieran usar, y cada persona pudiera ajustarse para mantenerse cómoda en un rango de temperatura más amplio, entonces solo necesitas poner mucha menos energía para mantener el edificio a una sola temperatura", explica.
El equipo ha solicitado una patente, aunque descubrir el modo de producir material termoconfort en masa es el siguiente paso antes de que pueda encontrar aplicaciones comerciales. "Traducir esta específica [innovación en la ciencia de los materiales] directamente a la ropa requiere una gran cantidad de ingeniería", dice Lucy Dunne, codirectora del Wearable Technology Lab de la Universidad de Minnesota, que no participó en la investigación. "El mayor signo de interrogación para mí", dice Dunne, es: "¿Cómo lograr que se estire?" Dunne presentó varias opciones, desde correas de baja tecnología que ajustan la estanqueidad de una prenda hasta la idea de integración más futurista. con materiales que están entrenados para cambiar de forma según los disparadores térmicos. Otro desafío de ingeniería, dice Dunne, será garantizar que la tela termoconfort sea lo suficientemente transpirable para satisfacer las expectativas de comodidad de los consumidores.
Dunne ve el material como potencialmente útil en el equipo de camuflaje militar, ayudando a esconder a los soldados de los sensores infrarrojos. El interés en la tecnología portátil de regulación térmica parece estar en aumento, dice ella. Los enfoques actuales incluyen dispositivos, como el Embr Wave, que sirve como una pulsera de "termostato personal" que ejecuta una corriente eléctrica a través de placas de cerámica o metal, o su propia investigación que incorpora hilo conductor en los brazaletes eléctricos sin dedos que distribuyen el calor a través de la mano del usuario . Existen materiales reflectantes de infrarrojos como las mantas espaciales o el Omni-Heat de Columbia, pero la capacidad de ajuste aislante incorporada del material termoconfort de Gorodetsky lo distingue.
La próxima vez que te sientas frío y agarres tu "suéter de oficina", solo piensa: tal vez algún día llevarás una chaqueta cobriza, y todo lo que necesitarás para sentirte cómodo es tocar un botón o tirar de la manga. .
