Tecido robótico macio oferece proteção e conforto em temperaturas extremas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/08/2024

A roupa tem seu comportamento térmico adaptativo e dinâmico inspirado nos pombos.
[Imagem: Xiaohui Zhang et al. - 10.1002/advs.202309605]

Tecido robótico macio

Segundo seus criadores, este é o primeiro vestuário robótico macio, respirável e com isolamento térmico já fabricado, capaz de se adaptar automaticamente às mudanças de temperatura ambiente, ajudando assim a garantir a segurança das pessoas em ambientes extremamente quentes, como aqueles a que estão sujeitos bombeiros, brigadistas e trabalhadores em indústrias como siderurgia e metalurgia.

Roupas de proteção térmica são essenciais para proteger as pessoas em ambientes com temperaturas extremamente altas - de acordo com a Organização Mundial da Saúde, ocorreram aproximadamente 489.000 mortes anuais relacionadas com o calor entre 2000 e 2019.

No entanto, os EPIs (equipamentos de proteção individual) tradicionais têm sido limitados pela resistência térmica fixa, o que pode levar ao superaquecimento ou ao desconforto em condições moderadas, enquanto seu isolamento térmico pode não oferecer proteção suficiente em eventos extremos de incêndio e outros ambientes de alta temperatura.

Para resolver esse problema, Xiaohui Zhang e colegas da Universidade Politécnica de Hong Kong desenvolveram roupas robóticas macias e inteligentes, dotadas de uma capacidade de adaptação automática à temperatura e ao isolamento térmico exigido em ambientes quentes, oferecendo melhor proteção pessoal e mais conforto térmico em uma variedade de situações.

"Usar equipamento pesado de combate a incêndio pode ser extremamente sufocante. Quando os bombeiros saem de uma cena de incêndio e removem seus equipamentos, às vezes eles têm quase meio litro de suor em suas botas. Isso me motivou a desenvolver uma trajetória inovadora capaz de se adaptar a várias temperaturas ambientais, mantendo excelente respirabilidade Nossas roupas robóticas macias podem se adaptar perfeitamente a diferentes estações e climas, múltiplas condições de trabalho e vida, e transições entre ambientes internos e externos, para ajudar os usuários a experimentar conforto térmico constante sob calor intenso," disse o professor Dahua Shou, coordenador da equipe.

Esquema dos atuadores macios, responsáveis por fazer a roupa inchar e desinchar.
[Imagem: Xiaohui Zhang et al. - 10.1002/advs.202309605]

Proteção inspirada em pombos

A inovação se baseia na biomimética, a inspiração na natureza, neste caso no mecanismo de regulação térmica adaptativa dos pombos, que é baseado principalmente em mudanças estruturais.

Os pombos usam suas penas para prender uma camada de ar ao redor de sua pele para reduzir a perda de calor para o ambiente. Quando a temperatura cai, eles afofam suas penas para prender uma quantidade significativa de ar parado, aumentando assim a resistência térmica e retendo o calor.

A roupa de proteção desenvolvida pela equipe usa um tecido robótico para obter um gerenciamento térmico adaptativo e dinâmico. A roupa recebeu atuadores macios, que foram projetados como um exoesqueleto e encapsulam um fluido não tóxico, não inflamável e de baixo ponto de ebulição. Quando a roupa fica sob calor, a elevação da temperatura transforma o fluido de um líquido em um gás, fazendo os atuadores macios se expandirem, o que torna o tecido mais espesso.

Quando o tecido "engorda", isso aumenta a lacuna de ar parado, dobrando a resistência térmica do material, que passa de 0,23 para 0,48 Km²/W. A roupa de proteção também pode manter as temperaturas da superfície interna pelo menos 10 °C mais frias do que as roupas convencionais resistentes ao calor, mesmo quando a superfície externa atinge 120 °C.

Os tecidos robóticos macios terão outros usos além da proteção térmica.
[Imagem: Xiaohui Zhang et al. - 10.1002/advs.202309605]

Amplo uso

O tecido robótico macio, feito de poliuretano termoplástico, é macio, resiliente e durável. Ele se mostrou mais amigável à pele e mais adaptável do que as roupas sensíveis à temperatura baseadas em ligas de memória de forma e é ajustável para uma ampla gama de roupas de proteção.

A estrutura de malha porosa e espaçada do material também pode reduzir significativamente a transferência de calor convectiva, mantendo alta respirabilidade de umidade. Não dependendo de materiais termoelétricos ou sistemas de resfriamento de líquido circulatório para resfriamento ou condução de calor, a roupa robótica pode efetivamente regular a temperatura por si mesma, sem qualquer consumo de energia.

Os atuadores macios não apresentaram sinais de vazamento após passar por testes de lavagem rigorosos.

A equipe acredita que a inovação terá uma ampla gama de aplicações potenciais, desde roupas esportivas, jaquetas de inverno, vestuário para cuidados de saúde e equipamentos para atividades ao ar livre, até isolamentos sustentáveis à base de têxteis para a construção civil, contribuindo para os esforços de economia de energia em sistemas de aquecimento e ar-condicionado.

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