Nanofibras

Las nano-fibras fueron desarrolladas por un equipo de Tecnología de Georgia, liderado por Zhong Lin Wang.

Anteriormente , se impulsa con mucha fuerza al estudio de nuevos materiales en casi todos los centros de investigación especializados de Europa, Estados Unidos y Asia, especialmente Japón. The National Science Foundation otorgo un reconocimiento a el desarrollo de los nuevos materiales  uno de los seis descubrimientos científicos que más impactactante en la calidad de vida de las personas.

La innovación en el sector textil en la primera mitad del siglo XX fue a base en la química: tinturas, tejidos y nuevas fibras. Durante la segunda mitad, la electrónica y la ingeniería permitieron grandes innovaciones en la maquinaria. Hoy en día,  se observa que en la primera mitad del siglo XXI los grandes cambios del sector basados en la física y mecánica de fibras.

En Diciembre de 1999 Stanley Williams de Laboratorios Hewlett Packard, obtienen  tres tipos de desarrollo científico de cambios nuestras vidas: la nanotecnología, la ciencia de la información y la biología molecular. Todas logran tener un fuerte  desarrollo en la industria textil para la nueva centuria. De acuerdo al Journal Future Materials del 2003, las empresas están trabajando en textiles inteligentes que pueden cambiar sus propiedades físicas en base al medio ambiente en el que se localizan  o  monitorear los signos vitales de una persona.

Actualmente  sólo los EEUU, Alemania y Japón lograban elaborar estas fibras de un diámetro cien mil veces mas bajo que el cabello humano, y que permiten a los tejidos propiedades hasta ahora inimaginables.

Nanofibras

son estructuras manométricas en forma de fibras, ya sea de tubos, cintas, anillos, varillas y cables, que en su escala se encuentran propiedades nuevas que no están localizadas en estructuras de igual composición y tamaño macroscópico

Es una fibra  con diámetro menor a 500 nanómetros. Cuando los átomos de carbono se juntan para desarrollar un diamante lo hacen por medio de cuatro enlaces covalentes y forman una rígida red de tres dimensiones  que le confiere durezas. Cuando se unen para construir grafito, los átomos de carbono lo hacen mediante de tres enlaces covalentes localizados en un solo plano; la estructura sigue siendo muy resistente en este plano pero es débil en dirección perpendicular.

Anteriormente se han elaborado las fibras de carbono con este material, la cuales se emplean para construir implementos deportivos como palos de golf, cañas de pescar, para crear ciertas partes  de aviones de combate.

Otra aplicación es la de protección contra virus y  bacterias, los agentes que forman  la nanofibras absorben los elementos dañinos desconocidos y los descomponen a través de agentes químicos, pero se hace difícil desechar los agentes tóxicos producidos.

Nanofibras en biomedicina.

En el sector de la biomedicina, estudios basados en la tecnología de la electrohilatura a partir de las nanofibras logradas por esa técnica, ha dado lugar a los conocidos “andamios de tejido” y “apositos de curación”, que se emplean en las nanofibras biodegradables electrohiladas, tanto para estructuras para el crecimiento del tejido como para el  recuperar el tejido dañado.

 Nanofibras en el tejido acústico.

 Estos tejidos se emplean para la reducción de ruido que se detecta en un determinado lugar. Interiores de automóviles o para la construcción son sus principales aplicaciones.

En España, institutos y diversidades  han desarrollado prototipos con nuevos textiles a partir de nanofibras, ya que son extremadamente delgadas si la comparamos con otras fibras y que en base a eso se emplean actualmente como absorbentes acústicos, para reducir la perdida de superficie en locales, disminuye el peso de automóviles, trenes y aviones así como también ayudan a disminuir los consumos de carburante.

Hay tejidos escudos para ondas electromagnéticas. Esto sirve para confeccionar pendas que protejan este tipo de ondas peligrosas en actividades diversas o para el aislamiento del mismo en espacios donde no debe haber móviles.

Otras nanofibras

Los estudios en este campo ha dado fibras que presentan nuevas propiedades por la adición de nanoparticulas en la extrusión

Introduciendo nanofibras a fibras termoplásticas tradicionales, como el poliéster, poliamida, etc. Con nanofibras de carbono. Empleando a nanoarcillas y con nanoóxidos metálicos se logra un tejido escudo.

La fibra óptica es un ejemplo de la nueva aplicación de tejidos lumínicos, así como las células fotovoltaicas y censores táctiles introducidos a los tejidos para que cambien de color al recibir corriente eléctrica y otros que se iluminan en la oscuridad.

Propiedades y aplicaciones..

-         ropa interior sin bordes (corte con láser)

-         acabados curvados sin costura

-         hilos de plata con propiedades antibacterianas y antifúngicas para las prendas intimas

-         arquitectura textil

-         automatización textil

-         tejidos con propiedades hidrofobicas e hidrófilas

-         tejidos que tiene la propiedad de cambiar de fase

-         fibra óptica tejida

-         sabanas con efecto antiestrés

-         tejidos que protegen de los rayos UV

Método del electrospinning

Este proceso electrospinning logra obtener fibras mediante el  estiramiento coaxial de una solución viscoelástica, estas fibras obtienen diámetros que van de las sub. micras a los nanómetros rangos,  en los que es posible localizar propiedades inigualables, como por ejemplo: un área superficial muy grande en relación al volumen en la superficie , alta porosidad, poros interconectados  y un rendimiento mecánico superior comparado con otras formas ya conocidas , estas características poseen  de las nanofibras,  una variedad de aplicaciones, entre ellas: ingeniería de tejidos textiles, elementos para cubrir heridas, medios de filtración , membranas especiales y distintos usos médicos tales como reemplazo de huesos, implantes dentales, entre otros.

La técnica consiste en girar soluciones de polímero mediante campos eléctricos, se basa en aplicar fuerzas eléctricas que superen las fuerzas de la tensión superficial en la solución de polímero cargado, de esta manera a un voltaje fijado, finos chorros de solución son extraídos desde el capilar hasta el plato colector. Después  el chorro se mueve en la dirección del campo eléctrico, de acuerdo a las fuerzas externas e internas y experimentando inestabilidad en algunas ocasiones. El disolvente se evapora y  las  fibras son depositadas al azar en un sustrato.

Obtención

Para obtener una nanofibra, se emplea lo que se llama electrohilado (electrospinning), que permite  filamentos continuos cien veces inferiores a los métodos convencionales. Dichos filamentos se colocan  en una membrana o malla no tejida llamada  nanofibroso.

Para lograr la nanofibra polimérica por electrohilamiento (electrospinning) se utiliza un campo eléctrico que se logra dentro de dos placas paralelas. En la placa de arriba hay una bomba por donde se coloca el polímero que es un compuesto químico cuyas moléculas están conformadas por  moléculas más pequeñas unidas. Al aplicarle el campo eléctrico, se juntan cargas en la superficie y esas cargas alargan la burbuja del polímero, se hace un goteo y se después se forma la fibra. Cuando la fibra empieza hacer como un látigo, el polímero se estira y se pone solvente. Lo que se deposita en la superficie es una fibra seca con un diámetro de entre 50 a 500 nanómetros.