Uma equipe de pesquisa da Faculdade de Engenharia da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveu um rápido, método barato e ecológico para converter resíduos de tecido à base de algodão, como roupas indesejadas, em aerogéis de algodão ultraleves e altamente compressíveis. Os pesquisadores também demonstraram a aplicação deste novo material para manter frias as garrafas de água militares e para o controle eficaz do sangramento rápido.

Os aerogéis estão entre os materiais mais leves do mundo e são altamente porosos, com forte capacidade de absorção e baixa condutividade térmica. Essas propriedades exclusivas tornam os aerogéis altamente adequados para aplicações em áreas, incluindo limpeza de derramamento de óleo, produtos de cuidados pessoais, como fraldas, e para isolamento térmico e acústico. Embora os aerogéis tenham sido criados pela primeira vez na década de 1930, eles não foram amplamente adotados pela indústria devido aos altos custos de produção. A equipe da NUS foi pioneira com sucesso no desenvolvimento de aerogéis usando fibras de algodão colhidas de resíduos têxteis.

Liderado pelo professor associado Hai Minh Duong e pelo professor Nhan Phan-Thien do Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia da NUS, a equipe de pesquisa descobriu que os novos aerogéis de algodão podem ser facilmente comprimidos, e também podem recuperar rapidamente até 97 por cento de seu tamanho original quando colocados na água.

"Este novo aerogel de algodão ecológico é uma grande melhoria em relação ao aerogel que nossa equipe havia desenvolvido anteriormente usando resíduos de papel. É altamente compressível, portanto, os custos de armazenamento e transporte podem ser bastante reduzidos. Além disso, esses aerogéis de algodão podem ser fabricados em oito horas - isso é nove vezes mais rápido do que nossa invenção anterior, e cerca de 20 vezes mais rápido do que os atuais processos de fabricação comercial. Eles também são mais fortes, tornando-os mais adequados para a produção em massa. Embora tenhamos demonstrado uma nova aplicação dos aerogéis de algodão para um controle eficaz de hemorragia e isolamento térmico, continuaremos a explorar novas funções para este material avançado, "disse o Professor Associado Duong.

Controle eficaz de sangramento rápido

Hemorragia, a rápida perda de sangue, é causada por ferimentos à bala ou outras lesões profundamente penetrantes, e muitas vezes pode ser fatal. Dispositivos de controle de hemorragia são usados ​​para exercer pressão interna para parar o sangramento e promover a coagulação do sangue.

Os dispositivos de controle de hemorragia existentes compreendem uma seringa cheia com pequenas cápsulas de esponja à base de celulose revestida com quitosana, um agente de coagulação sanguínea natural derivado das cascas de camarões e outros crustáceos. Uma seringa é inserida na ferida para liberar a cápsula, que se expande e aplica pressão sobre a ferida para interromper o fluxo sanguíneo. Contudo, as taxas de expansão e absorção das esponjas à base de celulose ainda são relativamente lentas.

Para lidar com essas limitações, os pesquisadores do NUS desenvolveram grânulos de aerogel de algodão híbrido altamente compressíveis que são mais eficazes do que as esponjas à base de celulose para o tratamento de feridas hemorrágicas profundas. As pelotas, compreendendo uma mistura ideal de aerogéis de algodão e celulose revestidos com quitosana, são simples e econômicos de produzir, e podem ser facilmente integrados a uma seringa clínica para serem usados ​​no controle de hemorragia. Os pellets de aerogel de algodão também são biocompatíveis, portanto, eles podem ser administrados com segurança para o tratamento.

"Cada pellet de aerogel de algodão pode expandir até 16 vezes seu tamanho em 4,5 segundos - maior e mais de três vezes mais rápido do que as esponjas à base de celulose existentes - enquanto mantém sua integridade estrutural. A morfologia exclusiva dos aerogéis de algodão permite uma maior capacidade de absorção, enquanto a natureza compressível permite que o material se expanda mais rápido para exercer pressão sobre a ferida, "adicionou Duong.

As descobertas para esta nova aplicação foram publicadas na revista científica Colóides e superfícies A em janeiro de 2018.

Isolamento térmico

Uma cantina militar normalmente pode conter um litro de água e manter uma temperatura fria por cerca de 30 minutos em um clima tropical. A equipe de pesquisa do NUS, em colaboração com DSO National Laboratories, desenvolveu uma jaqueta térmica leve para manter a temperatura da pasta de gelo - gelo picado e água líquida - em 0,1 a 1,0 grau Celsius por mais de quatro horas. A jaqueta térmica, que pesa cerca de 200 gramas, consiste em uma camada de aerogel de algodão embutida em tecidos comumente usados ​​para fornecer isolamento térmico.

O cantil militar isolado de aerogel de algodão oferece melhor desempenho de isolamento térmico em comparação com garrafas de água isoladas comerciais, como garrafas FLOE, e é altamente comparável ao dos frascos a vácuo. Contudo, As garrafas FLOE e os frascos a vácuo são muito mais pesados ​​e caros.

"A propriedade de isolamento térmico dos novos aerogéis de algodão pode ser aplicada a vários produtos de consumo, como bolsas térmicas para manter os alimentos frescos. Também prevemos um enorme potencial para outras aplicações de alto valor, tais como isolamento de dutos e transporte de gás natural liquefeito que precisa ser armazenado a uma temperatura baixa, "disse o professor Nhan.