Inginerii MIT au dezvoltat viitoare țesături cu auto-răcire realizate din pungi de plastic reciclate

Inginerii MIT au dezvoltat țesături cu auto-răcire din polietilenă care sunt utilizate în mod obișnuit în pungile din polietilenă. Potrivit acestora, noua țesătură poate fi mai stabilă decât bumbacul și alte produse textile obișnuite. Credit: Portretul lui Svetlana Boriskina

Inginerii au dezvoltat țesături cu auto-răcire din polietilenă, care este un material utilizat în mod obișnuit în pungile din polietilenă.

Când au luat în considerare materialele care ar putea deveni țesătura viitorului, oamenii de știință au respins o opțiune comună: polietilena.

Pungile din polietilenă și pungile pentru alimente sunt subțiri și ușoare, ceea ce vă poate menține mai rece decât majoritatea materialelor textile, deoarece oferă căldură în loc să rețină căldura. Dar polietilena ar putea de asemenea să se prăbușească în apă și sudoare, deoarece nu poate trage. și evaporă umezeala. Această caracteristică antiwick a fost un obstacol major în calea acceptării polietilenei ca material textil purtabil.

Acum, Cu inginerii au transformat polietilena în fibre și fire concepute pentru a absorbi umezeala. Au țesut fire în țesături ușoare, cum ar fi mătasea, care absorb și se evaporă mai repede decât produsele textile obișnuite, cum ar fi bumbacul, nailonul și poliesterul.

De asemenea, au calculat amprenta de mediu dacă polietilena a fost produsă și utilizată ca material textil. Contrar multor presupuneri, ei consideră că țesăturile din polietilenă sunt mai puțin susceptibile de a avea un impact asupra mediului în timpul ciclului lor de viață decât textilele din bumbac și nailon.

Cercetătorii au descoperit că țesăturile din polietilenă cresc stabilitatea unui material prin transformarea pungilor din polietilenă și a altor produse din polietilenă în textile reciclabile, cusute.

„Odată ce cineva aruncă o pungă de plastic în ocean, este o problemă. Dar aceste pungi ar putea fi ușor reciclate și, dacă ați putea transforma polietilena în adidași sau glugi, ar avea sens economic să luați aceste pungi și să le reciclați ”, a declarat Svetlana Boriskina, cercetător la Departamentul de Inginerie Mecanică al MIT.

Boriskina și colegii săi și-au anunțat concluziile la 15 martie 2021 Sustenabilitatea naturii.

Fitil cu apă

O moleculă de polietilenă are o coloană vertebrală de atomi de carbon, fiecare conținând hidrogen atom atașat. Structura simplă, repetată de multe ori, formează o arhitectură asemănătoare teflonului care rezistă aderenței la apă și la alte molecule.

„Toată lumea cu care am vorbit a spus că polietilena vă poate menține răcoros, dar nu absoarbe apa și transpirația, deoarece respinge apa și de aceea nu funcționează ca material textil”, a spus Boriskina.

Cu toate acestea, el și colegii săi au încercat să facă fibre țesute din polietilenă. Au început cu polietilena sub formă de pulbere brută și, folosind echipamente textile standard, au topit și extrudat polietilena, ca răsucirea firelor de spaghete. În mod surprinzător, au descoperit că acest proces de extrudare a oxidat ușor materialul, modificând energia de suprafață a fibrei, făcând din polietilenă un hidrofil slab care ar putea atrage moleculele de apă la suprafața sa.

Echipa a folosit un al doilea extruder standard pentru a combina mai multe fibre de polietilenă pentru a realiza un fir țesut. Potrivit acestora, spațiul dintre fibre poate forma capilare prin care moleculele de apă pot fi absorbite pasiv după ce au fost trase la suprafața fibrei.

Pentru a optimiza această nouă capacitate de înfășurare, cercetătorii au modelat proprietățile fibrelor și au constatat că fibrele cu un anumit diametru erau aliniate în direcții specifice de-a lungul firelor, îmbunătățind capacitatea de a curăța fibrele.

Pe baza modelării lor, cercetătorii au produs fire de polietilenă cu aranjamente și dimensiuni mai optimizate ale fibrelor, apoi au folosit o mașină industrială pentru a țese firele în țesături. Apoi au testat capacitatea țesăturii din polietilenă de a vibra prin scufundarea benzilor de țesătură peste bumbac, nailon și poliester în apă, suflând lichid sau măsurând timpul de ridicare pe fiecare bandă. De asemenea, au așezat fiecare țesătură pe o picătură de apă pe cântar și au măsurat greutatea acesteia în timp, deoarece apa s-a deteriorat și s-a evaporat prin țesătură.

În fiecare test, țesăturile din polietilenă au fost distruse mai repede decât alte produse textile obișnuite și apa s-a evaporat. Cercetătorii au observat că polietilena și-a pierdut capacitatea de a atrage apa cu umezire repetată, dar pur și simplu sub influența câtorva fricțiuni sau raze ultraviolete, au încurajat materialul să devină din nou hidrofil.

„Puteți actualiza materialul frecându-l și astfel își păstrează capacitatea de a se agita”, spune Boriskina. „Poate elibera în mod constant și pasiv umezeala”.

Ciclul ecologic

Echipa a găsit din nou o modalitate de a adăuga culoare țesăturilor din polietilenă, ceea ce a fost mai complicat, deoarece materialul a rezistat contactului cu alte molecule, inclusiv cerneluri și coloranți tradiționali. Cercetătorii au adăugat particule colorate la polietilena pulbere înainte de a extrage materialul sub formă de fibre. În acest fel, particulele au fost înfășurate în interiorul fibrelor, dându-le culoare.

„Nu trebuie să trecem prin procesul tradițional de vopsire a textilelor prin îmbibarea lor în soluții chimice solide”, spune Boriskina. “Putem vopsi fibrele de polietilenă complet uscate și, la sfârșitul ciclului lor de viață, putem topi, centrifuga și recicla particulele.”

Cercetătorii notează că procesul de colorare uscată al echipei ajută la menținerea amprentei de mediu relativ mică, care poate fi utilizată în producția de textile din polietilenă. Echipa a calculat acest permis folosind un instrument de evaluare a ciclului de viață utilizat pe scară largă de industria textilă. Luând în considerare proprietățile fizice ale polietilenei și procesele necesare pentru prepararea și vopsirea țesăturilor, cercetătorii au descoperit că producția de textile din polietilenă necesită mai puțină energie în comparație cu poliesterul și bumbacul.

„Polietilena are un punct de topire mai scăzut, deci nu trebuie să o încălziți ca și alte materiale sintetice polimerice pentru a face fire”, explică Boriskina. “Sinteza polietilenei brute emite mai puține gaze cu efect de seră și căldură reziduală decât materialele textile convenționale, cum ar fi sinteza din poliester sau nailon. Bumbacul necesită mult teren, îngrășăminte și apă și este tratat cu substanțe chimice dure. Toate acestea vor fi prevăzute cu o uriașă amprentă ecologică. ”

El a menționat că în timpul fazei sale de utilizare, țesătura din polietilenă poate fi mai puțin ecologică, deoarece necesită mai puțină energie pentru a spăla și usca materialul decât bumbacul și alte produse textile.

„Nu se murdărește pentru că nimic nu se lipeste de el”, a spus Boriskina. “Puteți spăla polietilena într-un ciclu rece timp de 10 minute, iar bumbacul într-un ciclu fierbinte timp de o oră.”

„Deși este o constatare surprinzătoare, cred că proiectarea și datele experimentelor sunt foarte convingătoare”, a spus Shirley Meng, materialist la Universitatea din California, San Diego, care nu a participat la studiu. “Pe baza informațiilor din hârtie, țesăturile din PE prezentate aici reflectă proprietățile superioare ale bumbacului. Principalul punct este că PE reciclat poate fi utilizat pentru a produce un produs textil important. Partea lipsă a economiei.”

Echipa explorează modalități de a încorpora țesături din polietilenă în îmbrăcăminte sportivă ușoară, răcită pasiv, îmbrăcăminte militară și chiar costumele spațiale de generație următoare ca scut din polietilenă împotriva razelor X dăunătoare din spațiu.

Informații: „Polietilenă stabilă rezistentă la umiditate pentru răcire pasivă” de Matteo Alberghini, Seongdon Hong, L. Marcelo Lozano, Volodymyr Korolovych, Yi Huang, Francesco Signorato, S. Hadi Zandavi, Corey Fucetola, Ihsan Uluturk, Michael Y. Tolstorukov. , Gang Chen, Pietro Asinari, Richard M. Osgood III, Matteo Fasano și Svetlana V. Boriskina, 15 martie 2021, Sustenabilitatea naturii.
DOI: 10.1038 / s41893-021-00688-5

Grupul internațional include cercetători de la MIT, Universitatea Politehnică din Torino, Italia, Centrul de Comandă pentru Dezvoltarea Capacităților de Combatere a Armatei SUA, Institutul de Cancer Dana Farber, INRIM Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica din Italia, Agenția pentru Tehnologie și Calitate a Apărării din Coreea de Sud și Monterrey. Institutul de Tehnologie și Învățământ Superior din Mexic.

Acest studiu a fost susținut parțial de Biroul de cercetare al armatei SUA

Institutul american de țesături funcționale avansate (AFFOA), inițiativele științifice și tehnologice internaționale MIT (MISTI), Centrul MIT Deshpande și programul de nanotehnologie MIT-Tecnológico de Monterrey.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.