Fibras de aerogel a base de celulosa con propiedades mecánicas mejoradas para aislamiento térmico y respuesta a la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Ciencias de los Polímeros

Sus antecedentes:

• Las fibras de aerogel son excelentes aislantes térmicos debido a su alta porosidad y baja conductividad térmica.
• Las fibras de aerogel existentes a menudo tienen malas propiedades mecánicas y una funcionalidad limitada.
• La celulosa bacteriana (BC) y el óxido de grafeno (GO) son componentes prometedores para aerogeles avanzados.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevas fibras de aerogel BC/GO con propiedades mecánicas mejoradas y mayor funcionalidad.
• Investigar las capacidades de aislamiento térmico, mecánico y de detección de las fibras de aerogel BC/GO modificadas en la superficie.
• Explorar el potencial de estas fibras de aerogel compuesto en aislamiento térmico y electrónica portátil.

Principales métodos:

• Se empleó la técnica de hilado húmedo para fabricar fibras de aerogel BC/GO.
• La modificación de la superficie se realizó utilizando cloruro de polidialldimetilamonio (PDDA).
• La caracterización incluyó la porosidad, el tamaño de los poros, la resistencia a la tracción, el alargamiento en la rotura, la tenacidad y las mediciones de conductividad eléctrica. El rendimiento se evaluó en condiciones de respiración simuladas.

Principales resultados:

• Las fibras de aerogel BC/GO/PDDA presentan una alta porosidad (82,3%) y un tamaño de poro pequeño (< 50 nm), lo que garantiza un aislamiento térmico satisfactorio.
• Se obtuvieron propiedades mecánicas mejoradas: resistencia a la tracción de 0,409 MPa, alargamiento al romper del 50,91% y dureza de 140,44 kJ m-3.
• Las fibras de aerogel compuestas mostraron una conductividad eléctrica dependiente de la humedad y un tiempo de respuesta rápido (1,8 s) con alta sensibilidad en pruebas de respiración simuladas.

Conclusiones:

• Las fibras de aerogel desarrolladas BC/GO/PDDA presentan una prometedora combinación de aislamiento térmico y robustez mecánica.
• La modificación de la superficie con PDDA mejoró significativamente el rendimiento mecánico e introdujo capacidades de detección.
• Estas fibras aerogel avanzadas tienen un potencial considerable para aplicaciones en tejidos aislantes térmicos y sensores portátiles flexibles.