Pendolari, sciatori, le guardie che attraversano e altri che sopportano le dita congelate quando fa freddo possono aspettarsi un sollievo futuro poiché i produttori sono pronti a sfruttare una nuova tecnica per creare tessuti riscaldati elettricamente sviluppata dallo scienziato dei materiali Trisha Andrew e dai colleghi dell'Università del Massachusetts Amherst. Hanno realizzato guanti che tengono le dita calde come il palmo della mano.

In un nuovo giornale in Materiali applicati e interfacce , gli scienziati descrivono come usano un metodo di deposizione da vapore per il tessuto di nanorivestimento per creare cucibili, tessuta, materiale riscaldato elettricamente. Il guanto dimostrativo che hanno realizzato può mantenere le dita tostate fino a otto ore. Il guanto a tre strati, con uno strato rivestito dal polimero conduttore poly(3, 4-etilendiossitiofene), noto anche come PEDOT, sono alimentati da una batteria a bottone del peso di 1,8 grammi. Un centesimo pesa poco meno di 2,27 grammi.

Gli autori sottolineano, "Leggero, i riscaldatori elettrici traspiranti e conformabili al corpo hanno il potenziale per cambiare gli approcci tradizionali alla gestione termica personale, terapia medica del calore, sollievo dal dolore articolare e riabilitazione atletica."

Andrea dice, "Abbiamo preso un paio di guanti di cotone e ci siamo rivestiti le dita per consentire il passaggio di una piccola quantità di corrente, così si scaldano. È un normale panno di cotone vecchio stile. Abbiamo scelto di realizzare un paio di guanti perché le dita richiedono un'elevata curvatura che ci permette di dimostrare che il nostro materiale è davvero flessibile. Il guanto è alimentato da una piccola batteria a bottone e funzionano con nano-ampere di corrente, non abbastanza per far passare la corrente attraverso la pelle o per ferirti. Il nostro rivestimento funziona anche quando è completamente immerso nell'acqua, non ti scandalizzerà, e la nostra struttura a strati significa che il tessuto conduttivo non entra in contatto con la tua pelle."

lei aggiunge, "Speriamo che questo raggiunga i consumatori come un prodotto reale nei prossimi anni. Forse ci vorranno due anni per un prototipo, e cinque anni al consumatore. Penso che questo sia il dispositivo più pronto per il consumatore che abbiamo. È pronto per passare alla fase successiva".

Fino a poco tempo fa, gli scienziati tessili non hanno utilizzato la deposizione di vapore a causa delle difficoltà tecniche e dell'alto costo di scalabilità dal laboratorio. Ma di recente, i produttori stanno scoprendo che la tecnologia può essere scalata rimanendo conveniente, dicono i ricercatori. Usando il metodo di deposizione da vapore descritto nel loro articolo, Andrew e colleghi hanno anche ricoperto i fili di uno spesso filato di cotone comunemente usato per i maglioni. Ha funzionato bene e offre un'altra strada per creare vestiti riscaldati, affermano gli autori.

Andrea dice, "Una cosa che ci ha motivato a realizzare questo prodotto è che potremmo ottenere la flessibilità, la bella sensazione morbida, mentre allo stesso tempo si scalda ma non ti fa sudare. Una cosa comune che sentiamo dai pendolari è che in inverno, vorrebbero avere dita più calde." Nei loro test di laboratorio, il suo gruppo di ricerca riporta, quattro dita del guanto di prova riscaldate alla stessa temperatura del palmo, e "chi lo indossa poteva sentire il calore trasferito dai riscaldatori di tessuto alle sue dita pochi secondi dopo l'applicazione della tensione".

Andrew e il ricercatore post-dottorato in chimica Lushuai Zhang, con lo studente laureato in ingegneria chimica Morgan Baima, hanno condotto diversi test per garantire che i loro guanti potessero resistere a ore di utilizzo, riciclaggio, strappi, riparazioni e ricarica notturna. Andrea nota, "In questo momento usiamo una batteria standard che dura otto ore, ma avresti bisogno di una ricaricabile per renderli più pratici."

Ulteriore, "Se stai sciando e ti strappi il guanto, puoi ripararlo semplicemente ricucendolo insieme con un filo semplice."

Hanno organizzato test di biocompatibilità in un laboratorio indipendente in cui le cellule del tessuto connettivo di topo sono state esposte a campioni e risposte rivestiti con PEDOT rispetto ai controlli positivi e negativi. Riferiscono che i loro materiali rivestiti con PEDOT sono sicuri per il contatto con la pelle umana senza causare reazioni avverse alle sostanze chimiche utilizzate.

Hanno anche affrontato questioni di calore, umidità e stabilità al contatto con la pelle per evitare che chi lo indossa subisca scosse elettriche da un elemento conduttore bagnato. Andrea dice, "Chimicamente, quello che usiamo per circondare il tessuto conduttivo sembra polistirolo, la roba usata per confezionare le noccioline. Circonda completamente il materiale conduttore in modo che il conduttore elettrico non sia mai esposto".

Sperimentare con diverse variabili nel processo di nano-rivestimento a vapore, hanno scoperto che la regolazione della temperatura e della pressione della camera era importante per ottenere una copertura superficiale ottimale del tessuto. In un test della capacità del tessuto di resistere alle screpolature, pieghe o altri cambiamenti quando riscaldato, hanno generato una temperatura di 28 gradi C (82,4 F) con collegamento a una batteria da 4,5 V e 45 gradi C (113 F) collegati a una batteria da 6 V per un'ora, e non ha trovato "nessun cambiamento drammatico della morfologia, " indicando che il tessuto di cotone rivestito con PEDOT era abbastanza robusto e stabile da mantenere le sue prestazioni" quando utilizzato come elemento riscaldante.