Un revestimiento 'inteligente' podría convertir las telas en equipo de protección

Jun 10, 2023

La tecnología organometálica aplicada con precisión detecta y captura gases tóxicos en el aire.

Según un estudio reciente, un revestimiento duradero a base de cobre desarrollado por investigadores de Dartmouth se puede integrar con precisión en la tela para crear materiales sensibles y reutilizables, como equipos de protección, sensores ambientales y filtros inteligentes.

El recubrimiento responde a la presencia de gases tóxicos en el aire convirtiéndolos en sustancias menos tóxicas que quedan atrapadas en la tela, informa el equipo en el Journal of the American Chemical Society.

Los hallazgos dependen de una tecnología o estructura metal-orgánica conductora desarrollada en el laboratorio de la autora correspondiente Katherine Mirica, profesora asociada de química. Reportado por primera vez en JACS en 2017, el marco era un recubrimiento simple que se podía aplicar en capas sobre algodón y poliéster para crear telas inteligentes que los investigadores denominaron SOFT: marco autoorganizado para textiles. Su artículo demostró que los tejidos inteligentes SOFT podían detectar y capturar sustancias tóxicas en el entorno.

Nos llevó cuatro años descubrir qué estaba pasando y cómo era beneficioso. Es un proceso muy sencillo, pero la química detrás de él no lo es.

Para el estudio más reciente, los investigadores descubrieron que, en lugar del simple recubrimiento reportado en 2017, pueden incrustar con precisión la estructura en las telas usando un precursor de cobre que les permite crear patrones específicos y llenar de manera más efectiva los pequeños espacios y agujeros entre los hilos. . Los investigadores descubrieron que la tecnología marco convertía efectivamente la toxina óxido nítrico en nitrito y nitrato, y transformaba el gas venenoso e inflamable sulfuro de hidrógeno en sulfuro de cobre. También informan que la capacidad de la estructura para capturar y convertir materiales tóxicos resistió el desgaste, así como el lavado estándar.

La versatilidad y durabilidad que proporciona el nuevo método permitirían aplicar el marco para usos específicos y en ubicaciones más precisas, como un sensor en ropa protectora o como filtro en un entorno particular, dijo Mirica.

"Este nuevo método de deposición significa que los textiles electrónicos podrían potencialmente interactuar con una gama más amplia de sistemas porque son muy robustos", dijo. "Este avance tecnológico allana el camino para otras aplicaciones de las capacidades combinadas de filtración y detección del marco que podrían ser valiosas en entornos biomédicos y remediación ambiental".

La técnica también podría eventualmente ser una alternativa de bajo costo a tecnologías que tienen un costo prohibitivo y están limitadas en cuanto a dónde pueden implementarse al necesitar una fuente de energía o, como los convertidores catalíticos en los automóviles, metales raros, dijo Mirica.

"Aquí dependemos de una materia abundante en la Tierra para desintoxicar productos químicos tóxicos, y lo hacemos sin ningún aporte de energía externa, por lo que no necesitamos altas temperaturas ni corriente eléctrica para lograr esa función", dijo Mirica.

El coprimer autor Michael Ko, Guarini '20, observó inicialmente el nuevo proceso en 2018 mientras intentaba depositar la estructura organometálica en electrodos de película delgada a base de cobre, dijo Mirica. Pero los electrodos de cobre serían sustituidos por la estructura.

"Lo quería encima de los electrodos, no para reemplazarlos", dijo Mirica. “Nos llevó cuatro años descubrir qué estaba pasando y cómo era beneficioso. Es un proceso muy sencillo, pero la química detrás de él no lo es y nos llevó algo de tiempo y la participación adicional de estudiantes y colaboradores entenderlo”.

El equipo descubrió que la estructura organometálica "crece" sobre el cobre, reemplazándolo con un material con la capacidad de filtrar y convertir gases tóxicos, dijo Mirica. Ko y el coautor Lukasz Mendecki, becario postdoctoral en el Grupo Mirica de 2017 a 2018, investigaron métodos para aplicar el material de la estructura a la tela en diseños y patrones específicos.

La coautora Aileen Eagleton, Guarini '23, que también forma parte del Grupo Mirica, finalizó la técnica optimizando el proceso para imprimir la estructura organometálica en la tela, además de identificar cómo su estructura y propiedades se ven influenciadas por la exposición química. y condiciones de reacción.

El trabajo futuro se centrará en desarrollar nuevos materiales de estructura multifuncionales y ampliar el proceso de incrustación de recubrimientos organometálicos en la tela, dijo Mirica.

Puede comunicarse con Morgan Kelly en [email protected].

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