Tecidos que resistem à água são essenciais para tudo, desde impermeáveis ​​a tendas militares, mas foi demonstrado que os revestimentos repelentes de água convencionais persistem no meio ambiente e se acumulam em nossos corpos, e, portanto, provavelmente serão eliminados por motivos de segurança. Isso deixa uma grande lacuna a ser preenchida se os pesquisadores puderem encontrar substitutos seguros.

Agora, uma equipe do MIT surgiu com uma solução promissora:um revestimento que não apenas adiciona repelência à água a tecidos naturais, como algodão e seda, mas também é mais eficaz do que os revestimentos existentes. As novas descobertas são descritas no jornal Materiais Funcionais Avançados , em um artigo dos professores do MIT Kripa Varanasi e Karen Gleason, ex-pós-doutorado do MIT Dan Soto, e dois outros.

"O desafio foi impulsionado pelos reguladores ambientais" por causa da eliminação dos produtos químicos de impermeabilização existentes, Varanasi explica. Mas acontece que a alternativa de sua equipe realmente supera os materiais convencionais.

"A maioria dos tecidos que dizem 'repelente à água' são, na verdade, resistentes à água, "diz Varanasi, que é professor associado de engenharia mecânica. "Se você estiver na chuva, eventualmente, a água passará. "No final das contas, "o objetivo é ser repelente - fazer com que as gotas simplesmente se recuperem." O novo revestimento chega mais perto desse objetivo, ele diz.

Por causa da forma como eles se acumulam no meio ambiente e nos tecidos do corpo, a EPA está revisando os regulamentos sobre os polímeros de cadeia longa que têm sido o padrão da indústria por décadas. "Eles estão em toda parte, e eles não se degradam facilmente, "Varanasi diz.

Os revestimentos atualmente usados ​​para fazer tecidos repelentes de água geralmente consistem em polímeros longos com cadeias laterais perfluoradas. O problema é, os polímeros de cadeia mais curta que foram estudados não têm tanto efeito repelente de água (ou hidrofóbico) quanto as versões de cadeia mais longa. Outro problema com os revestimentos existentes é que eles são de base líquida, então o tecido tem que ser imerso no líquido e depois secado. Isso tende a obstruir todos os poros do tecido, Varanasi diz, para que os tecidos não possam mais respirar como fariam de outra forma. Isso requer uma segunda etapa de fabricação em que o ar é soprado através do tecido para reabrir esses poros, aumentando o custo de fabricação e desfazendo parte da proteção contra a água.

A pesquisa mostrou que os polímeros com menos de oito grupos de carbono perfluorado não persistem e bioacumulam quase tanto quanto aqueles com oito ou mais - os mais usados. O que esta equipe do MIT fez, Varanasi explica, é combinar duas coisas:um polímero de cadeia mais curta que, por si próprio, confere algumas propriedades hidrofóbicas e foi aprimorado com algum processamento químico extra; e um processo de revestimento diferente, chamado deposição de vapor químico iniciada (iCVD), que foi desenvolvido nos últimos anos pela co-autora Karen Gleason e seus colegas de trabalho. Gleason é Alexander e I. Michael Kasser Professor de Engenharia Química e reitor associado do MIT. Crédito por chegar ao melhor polímero de cadeia curta e tornar possível depositar o polímero com iCVD, Varanasi diz, vai principalmente para Soto, quem é o autor principal do artigo.

Usando o processo de revestimento iCVD, que não envolve líquidos e pode ser feito a baixa temperatura, produz um muito fino, revestimento uniforme que segue os contornos das fibras e não leva ao entupimento dos poros, eliminando assim a necessidade do segundo estágio de processamento para reabrir os poros. Então, uma etapa adicional, uma espécie de jato de areia da superfície, pode ser adicionado como um processo opcional para aumentar ainda mais a repelência à água. "O maior desafio foi encontrar o ponto ideal para o desempenho, durabilidade, e a compatibilidade do iCVD pode funcionar em conjunto e oferecer o melhor desempenho, "diz Soto.

O processo funciona em muitos tipos diferentes de tecidos, Varanasi diz, incluindo algodão, nylon, e linho, e até mesmo em materiais não fabricados, como papel, abrindo uma variedade de aplicações potenciais. O sistema foi testado em diferentes tipos de tecido, bem como em diferentes padrões de trama desses tecidos. “Muitos tecidos podem se beneficiar desta tecnologia, "ele diz." Há muito potencial aqui. "

Os tecidos revestidos foram submetidos a uma enxurrada de testes em laboratório, incluindo um teste de chuva padrão usado pela indústria. Os materiais foram bombardeados não apenas com água, mas com vários outros líquidos, incluindo café, ketchup, hidróxido de sódio, e vários ácidos e bases - e os repeliu bem.

Os materiais revestidos foram submetidos a lavagens repetidas sem degradação dos revestimentos, e também passou em testes de abrasão severos, sem danos aos revestimentos após 10, 000 repetições. Eventualmente, sob abrasão severa, "a fibra será danificada, mas o revestimento não vai, " ele diz.

O time, que também inclui o ex-pós-doutorado Asli Ugur e Taylor Farnham '14, SM '16, planeja continuar trabalhando na otimização da fórmula química para a melhor repelência de água possível, e espera licenciar a tecnologia com patente pendente para empresas de tecidos e roupas existentes. O trabalho foi apoiado pelo Centro Deshpande de Inovação Tecnológica do MIT.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.