Insinyur MIT telah mengembangkan kain pendingin mandiri masa depan yang dapat dibuat dari kantong plastik daur ulang

Insinyur MIT telah mengembangkan kain polietilen pendingin sendiri yang biasa digunakan dalam kantong plastik. Mereka menyarankan bahwa kain baru mungkin lebih tahan lama daripada kapas dan tekstil konvensional lainnya. Penulis gambar ini dengan hormat disediakan oleh Svetlana Boriskina

Insinyur telah mengembangkan kain pendingin sendiri yang terbuat dari polietilen – bahan yang biasa digunakan dalam kantong plastik.

Mempertimbangkan bahan yang bisa menjadi kain masa depan, para ilmuwan sebagian besar menolak satu opsi yang tersedia secara luas – polietilen.

Bahan plastik yang terbuat dari film plastik dan kantong makanan tipis dan ringan dan dapat mendinginkan Anda lebih dari kebanyakan tekstil karena membiarkan panas masuk daripada menahannya. Tapi polietilen juga bisa menghalangi air dan keringat karena tidak bisa mengganggu dan menguapkan kelembapan. Properti anti-susut ini telah menjadi kendala utama dalam adopsi polietilen sebagai tekstil yang dapat dikenakan.

Sekarang, З insinyur memintal polietilen menjadi serat dan benang yang dirancang untuk menghilangkan kelembapan. Mereka menenun benang menjadi kain halus halus yang menyerap dan menguapkan air lebih cepat daripada tekstil konvensional seperti kapas, nilon dan poliester.

Mereka juga menghitung jejak lingkungan yang akan dimiliki polietilen jika diproduksi dan digunakan sebagai tekstil. Bertentangan dengan sebagian besar asumsi, mereka memperkirakan bahwa kain polietilen mungkin memiliki dampak yang lebih kecil terhadap lingkungan selama siklus hidupnya dibandingkan tekstil katun dan nilon.

Peneliti berharap kain berbahan polietilen dapat merangsang daur ulang kantong plastik dan produk plastik lainnya menjadi tekstil yang dapat dipindahkan sehingga meningkatkan daya tahan bahan.

“Begitu seseorang melempar kantong plastik ke laut, itu masalah. Tapi tas ini bisa dengan mudah didaur ulang, dan jika Anda bisa membuat polietilen menjadi sepatu kets atau hoodie, akan hemat biaya untuk mengambil tas ini dan mendaur ulangnya, “kata Svetlana Boriskina, seorang peneliti di Departemen Teknik MIT.

Boriskin dan rekan-rekannya mempublikasikan temuan mereka pada 15 Maret 2021 Keberlanjutan alam.

Sumbu air

Molekul polietilen didasarkan pada atom karbon, yang masing-masing memiliki hidrogen atom terlampir. Struktur sederhana, diulang berkali-kali, membentuk arsitektur mirip Teflon yang tahan terhadap adhesi air dan molekul lain.

“Setiap orang yang kami ajak bicara mengatakan bahwa polietilen bisa mendingin, tetapi tidak akan menyerap air dan keringat karena menolak air, dan karena itu tidak akan berfungsi seperti tekstil,” kata Boriskina.

Namun, dia dan rekan-rekannya mencoba membuat serat tenun dari polietilen. Mereka mulai dengan polietilen sebagai bubuk mentah dan menggunakan peralatan produksi tekstil standar untuk melebur dan mengekstrusi polietilen menjadi serat tipis yang mirip dengan benang spageti yang dihasilkan. Anehnya, mereka menemukan bahwa proses ekstrusi ini sedikit mengoksidasi material, mengubah energi permukaan serat sehingga polietilen menjadi hidrofilik lemah dan mampu menarik molekul air ke permukaannya.

Tim menggunakan ekstruder standar kedua untuk menghubungkan beberapa serat polietilen untuk membuat benang tenun. Mereka menemukan bahwa di dalam filamen celah antara serat membentuk kapiler yang melaluinya molekul air dapat diserap secara pasif, tertarik ke permukaan serat.

Untuk mengoptimalkan kemampuan merugikan yang baru ini, para peneliti memodelkan sifat-sifat serat dan menemukan bahwa serat dengan diameter tertentu yang disejajarkan ke arah tertentu di sepanjang benang meningkatkan penyusutan serat.

Berdasarkan simulasi mereka, para peneliti membuat benang polietilen dengan pengaturan dan ukuran serat yang lebih optimal, dan kemudian menggunakan alat tenun industri untuk menenun benang tersebut ke dalam kain. Mereka kemudian menguji kemampuan kain plastik untuk meregangkan kapas, nilon, dan poliester dengan merendam potongan kain di dalam air dan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk mengeluarkan cairan, atau dengan memanjat sepanjang setiap strip. Mereka juga menempatkan setiap jaringan pada skala di atas satu tetes air dan mengukur beratnya dari waktu ke waktu saat air menembus kain dan menguap.

Dalam setiap pengujian, kain polietilen menghilang dan air menguap lebih cepat daripada kain konvensional lainnya. Para peneliti memperhatikan bahwa polietilen kehilangan sebagian kemampuannya untuk menarik air ketika dibasahi berulang kali, tetapi hanya dengan menerapkan beberapa gesekan atau memaparkannya ke sinar ultraviolet, mereka menyebabkan bahan menjadi hidrofilik lagi.

“Anda dapat menyegarkan bahan dengan menggosokkannya pada diri Anda sendiri, dan dengan demikian mempertahankan kemampuan mengentalnya,” kata Boriskin. “Itu dapat terus menerus dan secara pasif memompa keluar kelembaban.”

Ecocycle

Tim juga menemukan cara untuk memasukkan warna ke dalam kain polietilen, yang telah menjadi masalah, lagi-lagi karena ketahanan bahan tersebut terhadap pengikatan molekul lain, termasuk pewarna dan pewarna tradisional. Para peneliti menambahkan partikel berwarna ke bubuk polietilen sebelum mengekstrusi bahan menjadi bentuk serat. Dengan demikian, partikel-partikel itu dikemas dalam serat, berhasil memberi mereka warna.

“Kami tidak perlu melalui proses tradisional pewarnaan tekstil, membasahinya dengan larutan bahan kimia keras,” – kata Boriskin. “Kami dapat mewarnai serat polietilen dengan cara yang benar-benar kering, dan pada akhir siklus hidupnya kami dapat melelehkan, menyentrifus, dan memulihkan partikel untuk digunakan kembali.”

Proses pewarnaan kering tim berkontribusi pada dampak lingkungan yang relatif kecil dari polietilen jika digunakan untuk membuat tekstil, para peneliti percaya. Tim menghitung jejak ini menggunakan alat penilaian siklus hidup yang biasa digunakan di industri tekstil. Mempertimbangkan sifat fisik polietilen dan proses yang diperlukan untuk fabrikasi dan pewarnaan kain, para peneliti menemukan bahwa produksi tekstil polietilen akan membutuhkan lebih sedikit energi dibandingkan dengan poliester dan kapas.

“Polietilen memiliki titik leleh yang lebih rendah, jadi Anda tidak perlu memanaskannya seperti bahan polimer sintetik lainnya, misalnya untuk membuat benang,” jelas Boriskin. “Sintesis polietilen mentah juga mengeluarkan lebih sedikit gas rumah kaca dan panas buangan daripada sintesis bahan tekstil yang lebih konvensional seperti poliester atau nilon. Kapas juga membutuhkan banyak tanah, pupuk dan air untuk tumbuh, dan diolah dengan bahan kimia yang agresif, dan semuanya memiliki jejak lingkungan yang sangat besar. ”

Selama fase penggunaan, kain polietilen juga memiliki dampak yang lebih kecil terhadap lingkungan, karena lebih sedikit energi yang dibutuhkan untuk mencuci dan mengeringkan bahan dibandingkan dengan kapas dan kain lainnya.

“Itu tidak menjadi kotor, karena tidak ada yang menempel padanya,” kata Boriskina. “Anda bisa mencuci polietilen dengan siklus dingin selama 10 menit dibandingkan mencuci kapas dengan siklus panas selama satu jam.”

“Meskipun luar biasa, tetapi menurut saya perkembangan eksperimen dan datanya sangat menarik,” kata Shirley Maine, ilmuwan riset di University of California, San Diego, yang tidak terlibat dalam studi tersebut. “Berdasarkan data yang disajikan dalam artikel, kain PE spesifik yang disajikan di sini mencerminkan sifat yang lebih unggul daripada kapas. Intinya, PE daur ulang bisa menghasilkan tekstil – produk yang memiliki nilai signifikan. Itu adalah bagian yang hilang dari daur ulang PE dan ekonomi melingkar. “

Tim tersebut sedang mencari cara untuk memasukkan kain polietilen ke dalam pakaian olahraga yang ringan, pendingin pasif, pakaian militer, dan bahkan pakaian antariksa generasi berikutnya sebagai layar polietilen dari sinar-X luar angkasa yang berbahaya.

Referensi: “Kain polietilen tahan dengan transportasi kelembaban yang direkayasa untuk pendinginan pasif” Matteo Albergini, Songdon Hong, L. Marcelo Lausanne, Vladimir Korolovich, I Juan, Francesco Signorata, S. Hadi Zandavi, Cory Fucetol, Ihsan Yulkul Ulutur. Gang Chen, Pietro Asinari, Richard M. Osgood III, Matteo Fasano dan Svetlana W. Boriskina, 15 Maret 2021, Keberlanjutan alam.
DOI: 10.1038 / s41893-021-00688-5

Tim internasional termasuk peneliti dari Massachusetts Institute of Technology, Turin Polytechnic University, US Army Soldier’s Combat Capabilities Development Center, Dana Farber Cancer Institute, INRIM Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica di Italia, Technology and Quality Defense Agency di Selatan. dan Institut Selatan, dan pendidikan tinggi di Meksiko.

Studi ini sebagian didukung oleh US Army Office of Research,

Institute of Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), MITI International Science and Technology Initiative (MISTI), MIT Deshpande Center, dan MIT-Tecnológico de Monterrey Nanotechnology Program.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.