El rincón del aprendizaje: Nanotextiles

Foto cortesía del Laboratorio de Nanotecnología Textil de Cornell

Juan Hinestroza es profesor adjunto de ciencia textil y dirige el Laboratorio de Nanotecnología Textil en la facultad de Ecología Humana de la Universidad de Cornell. Su campo de investigación está en la intersección entre la ciencia de las fibras y polímeros y la nanotecnología. Esto convierte al profesor Hinestroza en una autoridad mundial en el campo de los nanotextiles. A continuación nos explica cómo es posible que unos simples pantalones puedan prevenir una enfermedad, te digan cuánto rato tienes que estar en la cinta de correr y te limpien el culo automáticamente. Esto último es broma (o eso esperamos).

Con un poco de suerte, en un futuro no muy lejano nuestra ropa se diseñará a nanoescala. Esto nos permitirá crear tejidos con propiedades inauditas. Actualmente los científicos pueden ya fabricar pequeñas muestras de nanofibra manipulando la superficie de un material y añadiendo nanopartículas, nanobarras y nanotubos, y es probable que ropa que se pueda vestir sea pronto una realidad.

Utilizando la nanotecnología, los fabricantes podrán algún día desarrollar tejidos que repelan el agua, maten a las bacterias y conduzcan electricidad. También podrán hacer ropa que mida la frecuencia cardíaca, el pulso y la presión sanguínea del que la lleve puesta, así como ropa eléctricamente activa que cambie de temperatura. Las sábanas fabricadas con nanoingeniería podrían monitorizar tus signos vitales mientras estás durmiendo o inconsciente, sin necesidad de los tubos y aparatoso equipo que utilizan los profesionales de la medicina hoy en día. Otro ejemplo sería la ropa de deporte con sensores, que proporcionarían todo tipo de información sobre los ejercicios que se están realizando.

A día de hoy es aún imposible confeccionar este tipo de prendas, ya que aún queda mucho por comprender sobre la ciencia de las nanopartículas. Sin embargo, los científicos en Cornell están desarrollando una tecnología que posiblemente, algún día, podrá servir como base para la producción nanotextil a gran escala. Revistiendo de nanopartículas pequeñas cantidades de fibra de algodón, y haciendo este polímero natural eléctricamente conductivo, los científicos pueden injertar nanopartículas en el algodón. La introducción se realiza capa a capa, partícula a partícula, manteniendo siempre un control estricto de la distancia entre cada una de las partículas. Primero se crea un grupo negativo en la superficie de las nanopartículas, y luego se inyecta una carga positiva en el polímero. Finalmente, la carga positiva se junta con su homóloga negativa a nivel molecular. En otras palabras: las moléculas se unen de una en una. Al final, esta técnica crea una capa de unos 200 nanómetros sobre la fibra de algodón, permitiendo que la tela conduzca la electricidad. Por supuesto, algo tan pequeño no puede verse, ni tocarse, ni sentirse.

Trabajar a una escala tan pequeña presenta retos cuando hay que investigar la superficie de un material a nanoescala. Mediante una nueva técnica llamada Acoustic Force Atomic Microscopy, el equipo de Cornell es capaz de entender la topografía a nanoescala. La AFAM consiste en enviar una onda de sonido a través de una muestra dada y medir la velocidad de la onda al otro lado. Puede utilizarse para determinar qué parte de la fibra es más fuerte que otra con una diferencia de sólo 15 nanómetros. Las diferencias que otras técnicas son capaces de registrar están en el orden de los micrones o los milímetros.

Una manera de crear depósitos de átomos individuales en la superficie de un tejido es mediante un proceso llamado Atomic Layer Deposition. Se trata de la misma técnica que se utiliza para crear los circuitos eléctricos de tu ordenador o teléfono móvil. Usando el ALD, los científicos pueden crear metales y óxidos de metal de tan sólo unos pocos ångströms de grosor. Estos materiales son extremadamente limpios, y como el proceso se lleva a cabo al vacío es posible revestir formas intrincadas y colocar un único átomo en una fibra en concreto. Por ejemplo, los científicos de Cornell han desarrollado una tela que combate de forma eficaz muchos tipos de bacterias dañinas ordenando de forma precisa las partículas de un nanotextil. Al hacer contacto con el tejido, sólo sobrevive una fracción de las bacterias.

Los nanotextiles también tienen un potencial enorme como herramienta médica. Un ejemplo sería un tipo de tela que detectara determinados alérgenos o materiales tóxicos, lo cual podría proteger a la gente en entornos insalubres. Otro ejemplo sería una prenda que le dijera a los pacientes el momento exacto en que deben tomarse su medicina, o incluso proveerle de la medicación que necesita a través del tejido.

También tienen aplicaciones en el mundo de la moda. Imaginad ropa que cree color manipulando la luz, sin emplear tintes de ningún tipo. Podría cambiar de rojo a azul a amarillo simplemente controlando el espacio entre las partículas. Si te cansas de una camiseta negra, ¡abracadabra!, tu camiseta se vuelve blanca. Las implicaciones de algo así en el mundo de la moda no tendrían límite.

Para aprender más sobre los nanotextiles visitad nanotextiles.human.cornell.edu.