Novas pesquisas sobre o material grafeno bidimensional (2D) permitiram que os pesquisadores criassem roupas inteligentes adaptáveis que podem diminuir a temperatura corporal do usuário em climas quentes.
Uma equipe de cientistas do Instituto Nacional de Grafeno da Universidade de Manchester criou um protótipo para demonstrar o controle dinâmico da radiação térmica em uma peça de roupa, utilizando as notáveis propriedades térmicas e a flexibilidade do grafeno. O desenvolvimento também abre as portas para novas aplicações, como displays infravermelhos interativos e comunicação infravermelha secreta em têxteis.
O corpo humano irradia energia na forma de ondas eletromagnéticas no espectro infravermelho (conhecido como radiação do corpo negro). Em um clima quente, é desejável utilizar toda a extensão da radiação infravermelha para diminuir a temperatura do corpo que pode ser alcançada usando tecidos transparentes a infravermelho. Quanto ao caso oposto, as capas de bloqueio por infravermelho são ideais para minimizar a perda de energia do corpo. Cobertores de emergência são um exemplo comum usado para lidar com casos extremos de flutuação da temperatura corporal.
A equipe colaborativa de cientistas demonstrou a transição dinâmica entre dois estados opostos, ajustando eletricamente a emissividade infravermelha (a capacidade de irradiar energia) das camadas de grafeno integradas aos tecidos.
O átomo de um grafeno foi isolado e explorado pela primeira vez em 2004 na Universidade de Manchester. Seus usos potenciais são vastos e a pesquisa já levou a saltos em produtos comerciais, incluindo; baterias, telefones celulares, artigos esportivos e automotivos.
A nova pesquisa publicada hoje na revista Nano Letters, demonstra que a tecnologia têxtil óptica inteligente pode mudar sua visibilidade térmica. A tecnologia utiliza camadas de grafeno para controlar a radiação térmica das superfícies têxteis.
O professor Coskun Kocabas, que liderou a pesquisa, disse: “A capacidade de controlar a radiação térmica é uma necessidade essencial para várias aplicações críticas, como gerenciamento de temperatura do corpo em climas excessivos de temperatura. Cobertores térmicos são um exemplo comum usado para esse fim. No entanto, manter essas funcionalidades à medida que o ambiente esquenta ou se esfria tem sido um grande desafio”.
O professor Kocabas acrescentou: “A demonstração bem-sucedida da modulação das propriedades ópticas em diferentes formas de têxteis pode alavancar o uso onipresente de arquiteturas fibrosas e permitir que novas tecnologias operem nas regiões infravermelha e em outras regiões do espectro eletromagnético para aplicações que incluem telas têxteis, comunicação, trajes espaciais adaptáveis e moda”.
Este estudo foi desenvolvido com base na pesquisa anterior do mesmo grupo, usando grafeno para criar camuflagem térmica capaz de enganar as câmeras infravermelhas. A nova pesquisa também pode ser integrada aos materiais têxteis de fabricação em massa existentes, como o algodão. Para demonstrar, a equipe desenvolveu um protótipo de produto dentro de uma camiseta, permitindo ao usuário projetar mensagens codificadas invisíveis a olho nu, mas legíveis por câmeras infravermelhas.
“Acreditamos que nossos resultados são oportunos, mostrando a possibilidade de transformar as propriedades ópticas excepcionais do grafeno em novas tecnologias de habilitação. As capacidades demonstradas não podem ser alcançadas com materiais convencionais.
“O próximo passo para esta área de pesquisa é abordar a necessidade de gerenciamento térmico dinâmico de satélites em órbita terrestre. Os satélites em órbita experimentam excessos de temperatura, quando enfrentam o sol e congelam na sombra da terra. Nossa tecnologia pode permitir a dinâmica gerenciamento térmico de satélites, controlando a radiação térmica e regulando a temperatura do satélite sob demanda”, disse Kocabas.
O professor Kostya Novoselov também esteve envolvido na pesquisa: “Este é um efeito bonito, roteado intrinsecamente na estrutura de banda exclusiva do grafeno. É realmente emocionante ver que esses efeitos dão origem a essas aplicações de alta tecnologia”.
O artigo “Têxteis infravermelhos adaptáveis para grafeno”, de Kocabas et al, foi publicado na Nano Letters.
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