Nel considerare i materiali che potrebbero diventare i tessuti del futuro, gli scienziati hanno ampiamente respinto un'opzione ampiamente disponibile:il polietilene.

La roba dell'involucro di plastica e dei sacchetti della spesa, il polietilene è sottile e leggero, e potrebbe mantenerti più fresco rispetto alla maggior parte dei tessuti perché lascia passare il calore anziché intrappolarlo. Ma il polietilene tratterebbe anche l'acqua e il sudore, in quanto non è in grado di allontanare ed evaporare l'umidità. Questa proprietà antitraspirante è stata un importante deterrente per l'adozione del polietilene come tessuto indossabile.

Ora, Gli ingegneri del MIT hanno filato il polietilene in fibre e filati progettati per allontanare l'umidità. Hanno intrecciato i filati in seta, tessuti leggeri che assorbono ed evaporano l'acqua più rapidamente rispetto ai tessuti comuni come il cotone, nylon, e poliestere.

Hanno anche calcolato l'impronta ecologica che il polietilene avrebbe se fosse prodotto e utilizzato come tessuto. Contro la maggior parte delle ipotesi, stimano che i tessuti in polietilene possono avere un impatto ambientale minore durante il loro ciclo di vita rispetto ai tessuti in cotone e nylon.

I ricercatori sperano che i tessuti realizzati in polietilene possano fornire un incentivo a riciclare sacchetti di plastica e altri prodotti in polietilene in tessuti indossabili, aggiungendo alla sostenibilità del materiale.

"Una volta che qualcuno lancia un sacchetto di plastica nell'oceano, questo é un problema. Ma quelle borse potrebbero essere facilmente riciclate, e se puoi trasformare il polietilene in una scarpa da ginnastica o in una felpa con cappuccio, avrebbe senso dal punto di vista economico raccogliere queste borse e riciclarle, "dice Svetlana Boriskina, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT.

Boriskina e i suoi colleghi hanno pubblicato oggi i loro risultati in Sostenibilità della natura.

Stoppino d'acqua

Una molecola di polietilene ha uno scheletro di atomi di carbonio, ciascuno con un atomo di idrogeno attaccato. La struttura semplice, ripetuto più volte, forma un'architettura simile al teflon che resiste all'adesione all'acqua e ad altre molecole.

"Tutti quelli con cui abbiamo parlato hanno detto che il polietilene potrebbe tenerti fresco, ma non assorbirebbe acqua e sudore perché respinge l'acqua, e per questo, non funzionerebbe come tessuto, "dice Boricina.

Tuttavia, lei e i suoi colleghi hanno cercato di realizzare fibre tessibili dal polietilene. Hanno iniziato con il polietilene nella sua forma di polvere grezza e hanno utilizzato attrezzature di produzione tessile standard per fondere ed estrudere il polietilene in fibre sottili, simile a sfornare fili di spaghetti. Sorprendentemente, hanno scoperto che questo processo di estrusione ossidava leggermente il materiale, cambiando l'energia superficiale della fibra in modo che il polietilene diventasse debolmente idrofilo, e in grado di attrarre molecole d'acqua sulla sua superficie.

Il team ha utilizzato un secondo estrusore standard per raggruppare più fibre di polietilene insieme per creare un filato intrecciabile. Hanno scoperto che, all'interno di un filo di filato, gli spazi tra le fibre formavano capillari attraverso i quali le molecole d'acqua potevano essere assorbite passivamente una volta attratte dalla superficie di una fibra.

Per ottimizzare questa nuova capacità di traspirazione, i ricercatori hanno modellato le proprietà delle fibre e hanno scoperto che le fibre di un certo diametro, allineati in direzioni specifiche attraverso il filato, ha migliorato la capacità di assorbimento delle fibre.

Sulla base della loro modellazione, i ricercatori hanno realizzato un filato di polietilene con disposizioni e dimensioni delle fibre più ottimizzate, poi ha utilizzato un telaio industriale per tessere il filato in tessuti. Hanno quindi testato la capacità di assorbimento del tessuto in polietilene sul cotone, nylon, e poliestere immergendo strisce di tessuto in acqua e misurando il tempo impiegato dal liquido per assorbire, o salire su ogni striscia. Hanno anche posizionato ogni tessuto su una scala sopra una singola goccia d'acqua e ne hanno misurato il peso nel tempo mentre l'acqua scorreva attraverso il tessuto ed evaporava.

In ogni prova, i tessuti in polietilene si allontanano e fanno evaporare l'acqua più velocemente di altri tessuti comuni. I ricercatori hanno osservato che il polietilene ha perso parte della sua capacità di attrarre l'acqua con ripetute bagnature, ma semplicemente applicando un po' di attrito, o esporlo alla luce ultravioletta, hanno indotto il materiale a diventare di nuovo idrofilo.

"Puoi rinfrescare il materiale strofinandolo su se stesso, e in questo modo mantiene la sua capacità di traspirazione, " Dice Boriskina. "Può continuamente e passivamente pompare via l'umidità."

Ciclo ecologico

Il team ha anche trovato un modo per incorporare il colore nei tessuti in polietilene, che è stata una sfida, sempre a causa della resistenza del materiale al legame con altre molecole, compresi inchiostri e coloranti tradizionali. I ricercatori hanno aggiunto particelle colorate nel polietilene in polvere prima di estrudere il materiale in forma di fibra. In questo modo, particelle sono state incapsulate all'interno delle fibre, impartendo loro con successo il colore.

"Non abbiamo bisogno di passare attraverso il tradizionale processo di tintura dei tessuti immergendoli in soluzioni di prodotti chimici aggressivi, " dice Boriskina. "Possiamo colorare le fibre di polietilene in modo completamente asciutto, e alla fine del loro ciclo di vita, potremmo scioglierci, centrifuga, e recuperare le particelle per riutilizzarle."

Il processo di colorazione a secco del team contribuisce all'impronta ecologica relativamente piccola che il polietilene avrebbe se fosse utilizzato per produrre tessuti, dicono i ricercatori. Il team ha calcolato questa impronta utilizzando uno strumento di valutazione del ciclo di vita comunemente utilizzato dall'industria tessile. Tenendo conto delle proprietà fisiche del polietilene e dei processi necessari per realizzare e colorare i tessuti, i ricercatori hanno scoperto che richiederebbe meno energia per produrre tessuti in polietilene, rispetto al poliestere e al cotone.

"Il polietilene ha una temperatura di fusione più bassa, quindi non è necessario riscaldarlo tanto quanto altri materiali polimerici sintetici per produrre il filato, Per esempio, " Spiega Boriskina. "La sintesi del polietilene grezzo rilascia anche meno gas serra e calore di scarto rispetto alla sintesi di materiali tessili più convenzionali come il poliestere o il nylon. Il cotone prende anche molta terra, fertilizzante, e acqua per crescere, ed è trattato con prodotti chimici aggressivi, il tutto con un'enorme impronta ecologica".

Nella sua fase di utilizzo, il tessuto in polietilene potrebbe anche avere un impatto ambientale minore, lei dice, in quanto richiederebbe meno energia per lavare e asciugare il materiale rispetto al cotone e ad altri tessuti.

"Non si sporca perché niente si attacca, " dice Boriskina. "Potresti lavare il polietilene sul ciclo freddo per 10 minuti, rispetto al lavaggio del cotone sul ciclo caldo per un'ora."

Il team sta esplorando modi per incorporare tessuti in polietilene in materiali leggeri, abbigliamento atletico che raffredda passivamente, abbigliamento militare, e persino tute spaziali di nuova generazione, come schermi di polietilene contro le radiazioni dannose dei raggi X dello spazio.