Tejidos inteligentes

Los textiles inteligentes se definen como textiles autoreflectantes que pueden detectar y reaccionar a las condiciones ambientales o a fuentes mecánicas, térmicas, químicas, eléctricas o magnéticas.
El objetivo de esta investigación es proporcionar a los textiles la capacidad de percibir selectivamente su entorno, por ejemplo, cuando reaccionan a diferentes temperaturas, campos eléctricos o magnéticos, condiciones de luz o colores ambientales. Según los estímulos, pueden adaptarse transformando su forma, su poder aislante, su color, su elasticidad; en otras palabras, pueden corregir espontáneamente una situación.

Uno de los sectores en los que se ha desarrollado este tipo de tejido es el del campo deportivo. La ropa deportiva debe proporcionar un equilibrio entre el calor generado por el cuerpo durante la actividad física y el calor liberado al medio ambiente. La ropa deportiva común no siempre cumple con este requisito. Existen algunas prendas comerciales con microcápsulas – PCM ayuda a evitar ciertos inconvenientes, este tejido absorbe energía durante el proceso de solidificación, permitiendo la regulación térmica de la prenda y del usuario.

También hay materiales con memoria de formas. Estos materiales son estables en dos o más estados de temperatura y tienen el potencial de tomar varias formas cuando alcanzan su temperatura de transformación. Además, hay otros materiales que pueden deformarse en respuesta a estímulos eléctricos.

Clases de tejidos inteligentes

Otros tipos de materiales inteligentes son aquellos que cambian de color reversiblemente dependiendo de las condiciones de estímulos externos que pueden ser: luz, calor, electricidad, presión o líquido.
Las fibras que cambian de color cuando entran en contacto con un líquido se utilizan típicamente para los trajes de baño. Existe otro campo de investigación y desarrollo para los textiles inteligentes que tiene que ver con la integración de componentes electrónicos miniaturizados en el tejido, como sensores y microchips, que detectan y analizan los estímulos que proporcionan una respuesta. Cuando se incorpora en el diseño de la ropa, la tecnología puede controlar la frecuencia cardíaca, la respiración, la temperatura y una serie de funciones vitales del paciente, alertando al usuario o al médico si hay algún problema.
Estas innovaciones son de gran interés para algunos creadores y han sido introducidas en el mundo de la moda. Ya se han presentado prototipos de prendas a base de fibras microencapsuladas, capaces de liberar reactivos químicos en función de la temperatura, la luz, etc.
Los vestidos de verano emiten perfumes, capaces de protegerse de ciertos insectos si es necesario. El diseñador francés Olivier Lapidus, aficionado a esta mezcla de moda y tecnología, trabaja a menudo con algunos centros de investigación y ya ha presentado más de una solicitud de patente. Presentó una chaqueta con colectores solares y micropilotes que permiten regular la temperatura del tejido. Además, diseñó una chaqueta con un teléfono móvil integrado, con la pantalla del teclado oculta en las mangas y los altavoces y un micrófono a nivel del cuello. Otra diseñadora, Elisabeth de Senneville, estudia prendas capaces de filtrar la contaminación y el polvo ambiental, permaneciendo así en la línea de tejidos antitranspirantes, antibacterianos e incluso antiestrés. Finalmente, el estilista Manuel Torres desarrolló un aerosol que en contacto con la piel se transforma en tejido. Este tejido inteligente será analizado con mayor profundidad, ya que ha cambiado el concepto de diseño en la industria de la moda.

Clasificación de los tejidos inteligentes

Responsabilidades:

Mantienen sus características independientemente del entorno externo (sólo «sienten» los estímulos externos).

Activo:

Actuar específicamente sobre un agente externo (no sólo «sentir» el estímulo externo, sino reaccionar ante él).

Muy activo:

Este tipo de tejido adapta sus propiedades automáticamente cuando percibe cambios o estímulos externos.

Los tejidos inteligentes pueden obtenerse directamente utilizando las denominadas fibras inteligentes en la fabricación de tejidos, que son las que pueden reaccionar a la variación de estímulos como la luz, el calor, el sudor, etc., cuando se produce dicha variación. Los estímulos son aquellos que pueden reaccionar a la variación de estímulos como la luz, el calor, el sudor, etc., en el lugar donde se produce dicha variación. Por ejemplo, una fibra inteligente sería aquella que, cuando percibe un cambio de temperatura, cambia de color.

Pero también pueden obtenerse mediante la aplicación posterior de determinados acabados a un tejido, que producen efectos iguales o diferentes a los obtenidos con las fibras antes mencionadas.
La tecnología de estos textiles puede solaparse con otras tecnologías importantes, como la microelectrónica, la tecnología de la información, las nanotecnologías y los biomateriales.
Puede ser interesante observar que los textiles inteligentes están todavía en el comienzo de su desarrollo, aunque están evolucionando rápidamente y es más que posible que en un plazo no demasiado largo puedan desempeñar un papel importante incluso en nuestra vida cotidiana.
En opinión de los expertos, en el futuro, puede llegar a casi todos los sectores de la población, ya que tendrán un impacto en el trabajo, la seguridad, la salud, el ocio, la decoración, etc.

Clasificación de los tejidos inteligentes

Tejidos que incorporan microcápsulas PCM

La microencapsulación es una técnica por la cual las porciones mínimas de un ingrediente activo (gas, líquido o sólido) son cubiertas por una envoltura de un segundo material (membrana) para proteger el ingrediente activo del ambiente circundante.
La membrana es generalmente muy delgada, de aproximadamente 1 μm de grosor, mientras que el diámetro habitual de las microcápsulas puede variar de unas pocas micras a unas 150 μm, aunque puede haber tamaños más grandes.
Un caso particular es la ropa que incorpora microcápsulas de PCM (Phase Change Material), que contribuyen a un cierto aislamiento del portador del calor o del frío. Su rendimiento se basa en la gran cantidad de calor que, sin alterar la temperatura, se absorbe o se libera cuando una sustancia cambia de fase, es decir, el calor latente.
De este modo, y en función de las condiciones ambientales, las microcápsulas incorporadas al tejido son capaces de absorber, almacenar y liberar calor corporal en función de las condiciones ambientales. Por ejemplo, cuando el cuerpo siente calor, la energía que libera se utiliza para proporcionar el calor latente necesario para que la sustancia contenida en las microcápsulas pase de la fase sólida a la fase líquida, almacenando esta energía. Cuando las condiciones ambientales cambian y el cuerpo siente frío, la energía previamente almacenada en las microcápsulas es liberada, pasando la misma sustancia del estado líquido al estado sólido, sin cambiar la temperatura, proporcionando así el calor necesario para que el cuerpo no se enfríe.

Es importante especificar que mientras el PCM de la ropa absorbe o libera calor, el flujo entre la persona y el exterior a través de esa ropa se interrumpe.
La clave para seleccionar el PCM para incorporar el factor tisular es la temperatura de cambio de fase de la sustancia contenida en las microcápsulas, que debe estar próxima a la temperatura de las diferentes partes del cuerpo. Pero también debemos tener en cuenta factores como el coste, la toxicidad y la disponibilidad. Los principales PCMs son las ceras y parafinas (alcanos), cuyo valor latente puede ser de alrededor de 200 kJ / kg. Entre los alcanos más utilizados se encuentran el octadecano, el nonadecano y el eicosano, con puntos de fusión de 28,2, 32,1 y 36,8 C, respectivamente.
Las microcápsulas pueden ser incorporadas directamente a la propia fibra sintética en el proceso de hilado por extrusión, teniendo en cuenta que, si el número fuera excesivo, afectaría a la resistencia a la tracción. Pero también se pueden añadir durante el acabado (en este caso, hay que tener cuidado con el tacto, la resistencia a la abrasión, el lavado, la limpieza en seco).

Ayudan a la piel humana a prevenir infecciones por agentes externos, aunque también pueden exhalar olores frescos; en resumen, se trata de aumentar la sensación de bienestar de la persona que los utiliza.
Los productos microencapsulados se aplican al acabado y en los que los principios activos utilizados son de muy diversa naturaleza: reactivos de sabor, químicos o bioquímicos, vitaminas, cristales líquidos, etc.
Las cápsulas pueden descomponerse progresivamente por presión, fricción y biodegradación.
Entre las aplicaciones más conocidas de los cosméticos se encuentran los calcetines hidratantes y refrescantes…, las piezas perfumadas interiores o exteriores, etc. Así, las microcápsulas que contienen aloe vera, y que se rompen por fricción con la piel, proporcionan una sensación de frescura y suavidad y pueden contener en prendas que contienen hasta 20 lavados.

Tejidos crómicos o camaleónicos

También se les llama textiles camaleónicos, porque pueden cambiar de color según las condiciones externas. La clasificación se hace de acuerdo al estímulo al que responden:

Los tejidos fotocromáticos:

Son aquellos que cambian de color cuando ciertas radiaciones actúan sobre ellos. Una de las formas de conseguirlos es mediante la aplicación de microcápsulas que contienen agregados de colorantes sensibles a la acción de la luz, lo que permite aumentar la velocidad de las reacciones fotoquímicas que se encuentran en fase líquida dentro de la cápsula. Otra forma es a través de la aplicación directa, mediante algunos de los procedimientos de estampado, de ciertas tintas sensibles a la luz.
Los más utilizados son los sensibles a la radiación UV. Por ejemplo, ropa que cambia de color cuando va del interior al exterior de un edificio, debido al componente ultravioleta que tiene radiación solar.
Las principales aplicaciones de los tejidos fabricados con estos tejidos son en actividades lúdicas, como espectáculos, disfraces, trajes de noche, etc.

Los tejidos termocrómicos:

Son aquellos que alteran su coloración alterando la temperatura exterior. Se obtienen por medio de ciertos pigmentos que son indicadores de temperatura reversibles.

Existen dos tipos, ambos aplicados en forma de microcápsulas como acabado textil:

  1. Cristal líquido (el termocromismo es el resultado de la reflexión selectiva de la luz por parte del cristal líquido)
  2. Colorantes que se someten a un reordenamiento molecular (colorantes de leucus) como resultado de un cambio de temperatura, por ejemplo, espirolactonas.

El problema es que el tiempo de envejecimiento de estas moléculas es todavía muy corto, alrededor de tres meses.
También se puede hablar de «textiles solvatocrómicos», que son aquellos que cambian de color debido a la humedad, y que se pueden utilizar, por ejemplo, en trajes de baño. En ocasiones se añade un reactivo químico que permite su aplicación en pañales, etc.

Tejidos conductores de electricidad

Se utilizan en salas limpias, para bomberos, etc., pero en el futuro su uso puede ser generalizado incluso para ropa normal, debido al impacto en la comodidad de la disipación de la carga eléctrica generada, por ejemplo, por la fricción entre fibras sintéticas.

Algunos incluso dicen que los hilos hacen que las prendas hechas con ellos tengan propiedades antiestrés.

Se obtienen tejidos conductores de la electricidad:

Mediante el uso de fibras intrínsecamente conductoras: metálicas, de carbono.
Fibras con partículas conductoras aplicadas sobre su superficie: Resistat (Basf), P-140 (DuPont).

Alambres metalizados:

Su proceso de fabricación permite depositar plata pura con la concentración adecuada en fibras, hilos o tejidos. Este sistema le permite adquirir conductividad eléctrica y térmica, además de un aumento de la potencia antimicrobiana, en definitiva, todos los beneficios de la plata.

Materiales con memoria de forma:

Estos materiales son capaces de deformarse de su forma actual a otras previamente fijadas, generalmente por la acción del calor, aunque también pueden deberse a cambios magnéticos y de otro tipo. Esto ha permitido varias aplicaciones prácticas porque, además, es un proceso que puede repetirse varias veces.
En las prendas, se han probado películas de poliuretano termoplástico (PU) incrustadas entre capas adyacentes de tejido. Cuando la temperatura desciende y estos materiales alcanzan la temperatura de activación, el airbag (responsable del aislamiento térmico), contenido entre estas dos capas muy próximas entre sí, aumenta su volumen y por tanto su capacidad de aislamiento y protección contra el frío. Si está caliente, se invierte la dirección de deformación de las capas de PU.