Aunque la ropa de algodón es suave y cálida, a menudo se desaconseja su uso en los ámbitos deportivos. La razón es que la fibra de algodón absorbe y retiene fácilmente la humedad. Una vez que la ropa se moje, acelerará la disipación del calor del cuerpo. Recientemente, un equipo de investigación de la Academia de Ciencias de China desarrolló un nuevo material de aerogel de fibra sintética, que se dice que es tan esponjoso y cómodo como el algodón, al mismo tiempo que repele eficazmente la humedad y logra la función de ajuste inteligente de "almacenamiento de calor-liberación de calor".
Esta investigación fue completada por un equipo de Zhang Shihui, Zhang Zhihua, Shi Quan y otros de la Academia de Ciencias de China. Prepararon un material ligero y flexible llamado "aerogel de fibra de cambio de fase" (PCFA). Este material está compuesto de fibras poliméricas hidrofóbicas (repelentes al agua) y, al mismo tiempo, dentro de las fibras se distribuyen uniformemente sustancias de hidrocarburos de cambio de fase similares a microcápsulas. Se puede procesar hasta obtener una forma esponjosa similar a las bolas de algodón o prepararlo en una sábana de tela plana.
En un entorno de temperatura más baja, la estructura de estas moléculas de hidrocarburos de cambio de fase acerca las fibras entre sí y las combina estrechamente, "bloqueando" así el calor y logrando un efecto de almacenamiento de calor. Cuando la temperatura aumenta hasta el punto de transición de aproximadamente 26,2 grados Celsius, la estructura del hidrocarburo de cambio de fase cambia, el esqueleto de la fibra se abre y el calor originalmente almacenado se libera, logrando una regulación dinámica de la temperatura del microambiente alrededor del cuerpo humano.
En el experimento, los investigadores realizaron pruebas de rendimiento utilizando muestras de material que medían aproximadamente 15 cm x 20 cm, comparándolas con muestras de tela de algodón del mismo tamaño. Los resultados muestran que en un ambiente de alta humedad, la nueva muestra de material apenas absorbe vapor de agua o gotas de agua, mientras que la muestra de tela de algodón absorbe significativamente la humedad; En condiciones de conversión de frío y calor, el material PCFA puede cambiar entre los estados de almacenamiento y liberación de calor con la temperatura ambiente, de acuerdo con las expectativas de diseño.
El equipo también realizó una prueba de aislamiento térmico que simuló el uso real, envolviendo una mano en tela de PCFA y la otra en tela de algodón del mismo grosor, y las colocó en un ambiente de baja temperatura de -25 grados Celsius para comparar. Los resultados experimentales muestran que en condiciones tan extremadamente frías, las manos envueltas en material PCFA son significativamente más cálidas que las manos envueltas en tela de algodón común, lo que demuestra el excelente rendimiento de aislamiento térmico del nuevo material.
En términos de durabilidad, los investigadores realizaron múltiples pruebas de lavado del material. Después de 20 ciclos de lavado, el nuevo material casi no mostró desprendimiento de fibras y aún mantuvo su apariencia esponjosa original. Más importante aún, su rendimiento de aislamiento térmico está sólo ligeramente atenuado y aún conserva aproximadamente el 97 % de su capacidad de "bloqueo térmico", lo que indica que el material tiene buena estabilidad en condiciones de uso y limpieza diarios.
Los experimentos también muestran que este aerogel de fibra de cambio de fase tiene buena flexibilidad y puede mantener la integridad estructural sin grietas o roturas obvias cuando se envuelve alrededor de un dedo que se dobla constantemente. Esta característica significa que si en el futuro se utiliza en productos portátiles como ropa o guantes, el material podrá adaptarse a los movimientos frecuentes del cuerpo humano sin dañarse fácilmente.
El equipo de investigación dijo que con una mayor optimización y desarrollo de ingeniería, se espera que este nuevo tipo de material de fibra sintética esponjosa se utilice en ropa para exteriores, guantes y otros equipos cálidos en ambientes extremadamente fríos, proporcionando una nueva opción de tela que combina comodidad, resistencia a la humedad y calidez para operaciones en áreas frías y deportes al aire libre. Los resultados relevantes se han publicado en la revista ACS Energy Letters y la Sociedad Química Estadounidense ha publicado el progreso de la investigación.