Investigadores de la Universidad Federal de Pernambuco (UFPE) desarrollaron un hilo de algodón revestido de grafeno que utiliza clara de huevo de gallina para aumentar la eficiencia y reducir los costos de producción de hilos conductores eléctricos, esenciales para el desarrollo de prendas electrónicas.
La geometría en forma de panal de abejas de la molécula de grafeno proporciona una fuerte cohesión entre sus átomos de carbono. De esta manera, pueden estructurarse en una capa única que da lugar a un material delgado, liviano, resistente y con alta conductividad térmica y eléctrica (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 291). Su combinación con hilos de algodón sería una alternativa eficiente para la fabricación de hilos textiles con conductividad eléctrica. Estos hilos podrían utilizarse en sensores flexibles y prendas de vestir electrónicas, que a su vez se utilizan para el control térmico, el monitoreo de los parámetros vitales o el acceso a internet.
Empero, el grafeno no se adhiere fácilmente al algodón y se necesita repetir hasta 80 veces el proceso de inmersión y secado de los hilos en óxido de grafeno, un líquido, para obtener el resultado deseado. El proceso lleva mucho tiempo y es costoso, lo que motivó al equipo de la UFPE, coordinado por la química Patrícia Araújo, a explorar alternativas.
El grupo probó con cierto éxito con polidopamina, un polímero autoadhesivo, y con alcohol polivinílico, un polímero sintético hidrosoluble, reduciendo a 10 el número de inmersiones necesarias para recubrir el hilo de algodón con grafeno. La albúmina sérica bovina, una proteína de la sangre de vaca, ofreció mejores resultados, con tan solo una inmersión, pero su extracción es complicada y cara.
Los investigadores probaron con clara de huevo de gallina por ser una fuente de proteína más accesible y de menor costo. El tratamiento de los hilos con albúmina de clara de huevo redujo a cinco la cantidad de inmersiones, obteniendo una resistencia eléctrica ideal de 80 Ωg/cm2 (ohmio, representado por la letra griega omega, la unidad de medida de la resistencia eléctrica, multiplicado por gramo y dividido por centímetro cuadrado). Este valor se mantuvo constante tras someter a los hilos a 104 pruebas de flexión, en las que se los dobla, y cinco de lavado, para evaluar la adherencia del revestimiento, como se detalla en un artículo publicado en marzo en la revista Materials Research.
“Incluso requiriendo una mayor cantidad de inmersiones que con la albúmina de suero bovino, las ventajas de la clara de huevo son muy amplias”, comenta Araújo. “La albúmina bovina es entre 40 y 50 veces más cara”. Los investigadores buscan aliarse con empresas para poder ampliar la escala de producción de los hilos conductores.
Un equipo de la Universidad Federal de Vale do São Francisco (Univasf), campus de Juazeiro, en Bahía, encontró otra forma de fabricar hilos de algodón capaces de producir y almacenar energía: recubriéndolos con una capa doble de nanotubos de carbono y grafeno y posteriormente con un polímero plástico (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 331). El proceso fue descrito en un artículo publicado en abril de 2018 en la revista ACS Applied Materials & Interfaces. Se trata de una técnica más compleja y costosa que la propuesta por los científicos de la UFPE.
Artículos científicos
DINIZ, F. et al. Graphene-based flexible and eco-friendly wearable electronics and humidity sensors. Materials Research. v. 27, e20230480. 12 mar. 2024.
LIMA, M. A. P. et al. Multifunctional wearable electronic textiles using cotton fibers with polypyrrole and carbon nanotubes. ACS Applied Materials & Interfaces. v. 10, n. 16. abr. 2018.
