Uma equipe de pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveu um novo material super-higroscópico que aumenta a evaporação do suor dentro de um traje de proteção individual, para criar um efeito de resfriamento para melhor conforto térmico para usuários como profissionais de saúde e outros funcionários da linha de frente . Esta invenção foi validada através de testes de laboratório realizados em colaboração com pesquisadores da HTX (Home Team Science &Technology Agency) em Cingapura.
O novo filme dessecante, biocompatível e não tóxico, possui rápida absorção, alta capacidade de absorção e excelentes propriedades mecânicas. Isso significa que o material é muito robusto e durável para aplicações práticas, como roupas de proteção usadas por profissionais de saúde. Também é acessível, leve, fácil de fabricar e reutilizável.

"Sob a temperatura ambiente de cerca de 35º C, um profissional de saúde que veste um traje de proteção por uma hora normalmente experimenta um índice de calor de cerca de 64º C. Isso causa desconforto e prolonga a tensão térmica pode resultar em insolação e até morte. Nosso novo composto de umidade O filme de captura atinge um efeito de resfriamento dentro do traje de proteção por meio de resfriamento evaporativo - aumentando a evaporação do suor da pele", explicou o líder da equipe de pesquisa, professor assistente Tan Swee Ching, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Faculdade de Design da NUS e Engenharia.

Colocar um pedaço de filme composto novo em um traje de proteção - por exemplo, na parte de trás do traje - pode reduzir o índice de calor em cerca de 40%, diminuindo notavelmente a probabilidade de insolação.

O relatório foi publicado em Pequeno em 20 de fevereiro de 2022.

Esta descoberta de pesquisa demonstra o resultado positivo de alavancar os pontos fortes complementares de NUS e HTX para criar benefícios tangíveis para o time da casa e a comunidade em geral. Ao combinar o conhecimento científico da equipe NUS de materiais avançados de hidrogel e a profunda compreensão da HTX das necessidades e capacidades de engenharia da equipe da casa, a equipe de pesquisa conjunta foi capaz de personalizar e otimizar o novo material de retenção de umidade para aplicações práticas para melhorar o desempenho e a produtividade de oficiais da linha de frente.

Resfriando aumentando a evaporação do suor

As roupas de proteção médica têm excelentes propriedades antibacterianas e à prova d'água. No entanto, este alto nível de proteção impede a ventilação do vapor de água produzido pelo suor evaporado e impede a perda de calor do corpo. É por isso que usuários como profissionais de saúde que precisam usar roupas de proteção por longas horas, especialmente em ambientes tropicais, costumam relatar tensão ocupacional pelo calor.

Soluções de gerenciamento térmico, como roupas de resfriamento de ar com ventiladores elétricos ou ingestão de pasta de gelo, são impraticáveis ​​devido a limitações como volume, peso pesado e eficácia limitada. Embora os têxteis e revestimentos avançados sejam soluções promissoras, eles são difíceis de fabricar e os custos de produção são altos.

A equipe da NUS apresentou uma estratégia prática para superar os desafios atuais, aproveitando o princípio do resfriamento evaporativo. Sua solução envolve o uso de um filme composto super-higroscópico para controlar o nível de umidade no microambiente do traje de proteção. Quando o filme composto de retenção de umidade absorve o vapor de água dentro do traje de proteção, o nível de umidade cai. Isso, por sua vez, acelera a evaporação do suor da pele. Como resultado, mais calor é dissipado do corpo humano através da transpiração, proporcionando conforto térmico para usuários, como profissionais de saúde.

Para examinar a eficácia de sua solução, a equipe do NUS realizou testes em colaboração com pesquisadores da HTX, usando um manequim "Newton" de 20 zonas dentro de uma câmara climática. Este é um importante marco experimental na avaliação da viabilidade de aplicação do filme composto à escala de roupas de corpo inteiro.

Com o filme composto, a umidade relativa (UR) sob condições de transpiração moderada caiu cerca de 40% – de 91% para 48,2% após uma hora de transpiração e para 53,2% após duas horas de transpiração. A equipe também descobriu que na primeira hora de transpiração, o índice de calor ou "temperatura do ar sentida" caiu significativamente de 64,6º C para 40º C na temperatura do ar de 35º C. Nesse nível, enquanto os usuários ainda sentem calor, a probabilidade de ficando insolação, cãibras de calor e exaustão de calor é notavelmente reduzido.

"Esses experimentos mostram que nosso filme de retenção de umidade reduz efetivamente a umidade relativa dentro do traje de proteção, reduzindo significativamente o índice de calor e melhorando o conforto térmico dos usuários", disse Asst. O Prof. Tan explicou.

Em outro experimento de laboratório, a equipe de pesquisa também mostrou que a temperatura corporal (ou temperatura da pele) poderia ser reduzida significativamente em 1,5º C por meio do resfriamento evaporativo. Isso prova ainda mais que o filme composto pode ajudar os usuários – como profissionais de saúde, soldados ou bombeiros – a aliviar o estresse térmico, especialmente durante atividades extenuantes.

A regeneração do filme composto da equipe NUS também é mais eficiente em termos energéticos, pois requer uma temperatura mais baixa para liberar a umidade retida. A 50º C, o filme compósito libera 80% de seu conteúdo de água após 10 minutos e chega a 95% após 40 minutos. A maioria dos materiais higroscópicos regenera-se a uma temperatura superior a 100º C, durante mais de uma hora.

"A partir dos resultados de vários estudos neste projeto, esperamos que o filme de retenção de umidade possa ser incorporado ao Equipamento de Proteção Individual (EPI) e/ou Vestuário de Proteção Individual (PPC) dos oficiais da equipe da casa, para aumentar o conforto térmico e melhorar o desempenho dos oficiais da linha de frente", disse Ying Meng Fai, diretor do Centro de Especialização em Fatores Humanos e Simulação da HTX.

Encorajada pelos resultados de seu último estudo, a equipe do NUS agora está trabalhando para melhorar seu material higroscópico para que ele possa absorver mais e mais rapidamente. A equipe também planeja aplicar sua estratégia de resfriamento a outros tipos de vestuário de proteção, como os de bombeiros.

Além disso, Ass. O Prof. Tan e sua equipe estão procurando oportunidades para comercializar essa tecnologia. + Explorar mais

Um filme inovador que evapora o suor seis vezes mais rápido e retém 15 vezes mais umidade