Matilda Ceesay '13, sinistra, rifinisce un capo antimalarico indossato da Sandy Mattei '14. Credito:Mark Vorreuter/foto d'archivio
Juan Hinestroza e i suoi studenti vivono in un nano mondo morbido come il cotone, dove creano vestiti che uccidono i batteri, conduce elettricità, allontana la malaria, cattura gas nocivi e intreccia transistor in camicie e vestiti.
"Il cotone è uno dei materiali più affascinanti – e incompresi, " disse Hinestroza, professore associato di scienza delle fibre, che dirige il Textiles Nanotechnology Laboratory alla Cornell. "In un mondo su scala nanometrica - e questo è il nostro mondo - possiamo controllare i materiali a base di cellulosa un atomo alla volta".
Il gruppo Hinestroza ha trasformato le fibre di cotone in componenti elettronici come transistor e termistori, quindi invece di aggiungere elettronica ai tessuti, converte il tessuto in un componente elettronico.
"La creazione di transistor e altri componenti utilizzando fibre di cotone offre una nuova prospettiva alla perfetta integrazione di elettronica e tessuti, consentendo la creazione di dispositivi elettronici indossabili unici, " ha detto Hinestroza.
Sfruttando la topografia irregolare del cotone, Hinestroza e i suoi studenti hanno aggiunto rivestimenti conformi di nanoparticelle d'oro, così come polimeri semiconduttori e conduttivi per adattare il comportamento delle fibre di cotone naturale.
"Gli strati erano così sottili che la flessibilità delle fibre di cotone è sempre preservata, "Hinestroza ha detto, "Le fibre sono ovunque dalla tua biancheria intima, pigiama, spazzolini da denti, pneumatici, scarpe, sedili dell'auto, sistemi di filtraggio dell'aria e persino i tuoi vestiti."
Marcia Silva da Pinto, ricercatore post-dottorato, lavora su strutture metalliche organiche in crescita su campioni di cotone per creare un sistema di filtrazione in grado di catturare gas tossici, mentre Juan Hinestroza guarda. Credito:Mark Vorreuter/File Photo
Abbey Liebman '10 ha creato un abito utilizzando fili di cotone conduttivo in grado di caricare un iPhone. Con pannelli solari ultrasottili per l'assetto e un caricatore USB infilato in vita, l'indumento ispirato al sud-ovest ha catturato abbastanza luce solare per caricare telefoni cellulari e altri dispositivi portatili, consentendo a chi lo indossa di rimanere collegato.
La tecnologia può essere incorporata nelle magliette per misurare la frequenza cardiaca o analizzare il sudore, cuciti in cuscini per monitorare i segnali cerebrali o applicati a tessuti interattivi con capacità di riscaldamento e raffreddamento.
"Le tecnologie precedenti hanno raggiunto funzionalità simili, ma quelle fibre diventavano rigide o pesanti, a differenza dei nostri filati, che sono amichevoli per ulteriori elaborazioni, come la tessitura, cucire e lavorare a maglia, " ha detto Hinestroza.
Sintetizzare nanoparticelle e attaccarle al cotone non solo crea colore sulle superfici delle fibre senza l'uso di coloranti, ma le nuove superfici possono uccidere efficacemente il 99,9 per cento dei batteri, che potrebbe aiutare a scongiurare il raffreddore, influenza e altre malattie.
Due degli studenti di Hinestroza hanno creato un body con cappuccio imbevuto di insetticidi, utilizzando molecole di struttura organica in metallo, o MOF - per respingere le zanzare della malaria. La malaria uccide più di 600, 000 persone ogni anno in Africa. Mentre le reti trattate con insetticida sono comuni nelle case africane, l'indumento antimalarico può essere indossato durante il giorno per fornire una protezione extra e non si disperde come i repellenti a base di pelle.
Altri studenti hanno utilizzato i MOF per creare una maschera e un cappuccio in grado di intrappolare i gas tossici in modo selettivo. MOF, che sono composti cristallini raggruppati, possono essere manipolati a livello nanometrico per costruire gabbie su scala nanometrica che hanno esattamente le stesse dimensioni del gas che stanno cercando di catturare.
"Volevamo sfruttare la potenza di queste molecole per assorbire i gas e incorporare questi MOF nelle fibre, che ci permette di realizzare sistemi di filtrazione molto efficienti, " lui spiega.
Hinestroza cerca sempre nuovi modi per utilizzare il cotone come tela per creare infiniti usi moderni.
"Vogliamo trasformare le tradizionali fibre naturali in veri e propri materiali di ingegneria che sono multifunzionali e che possono essere personalizzati per qualsiasi esigenza, " ha detto. "Siamo chimici, siamo scienziati dei materiali, vogliamo creare materiali che svolgano molte funzioni, ma fallo rimanere flessibile e comodo come una t-shirt o un vecchio paio di jeans."
