SENAI CETIQT: A nanotecnologia na Indústria Têxtil e uma reflexão sobre a revolução das roupas inteligentes

A Indústria Têxtil parte para novas abordagens high tech. Ações que preconizam o conceito de Indústria 4.0 e em sinergia com os avanços na indústria química. E temos visto cada vez mais empresas trabalharem com ciência de materiais, ciência de dados ou nanotecnologia (área que desenvolve e utiliza materiais em escala nanométrica), em um viés de pensar também no processo sustentável para cada objetivo de produção. Com os nano-têxteis empresas fabricam roupas com ação antimicrobiana (partículas à base de zinco podem se integrar às ligações naturais dos fios de um tecido, controlando a reprodução de bactérias ou fungos), repelente a inseto (essa tecnologia é útil para a prevenção de doenças como a dengue, transmitida pelo Aedes aegypti; chikungunya; zika ou malária),  fibras de alta performance em uniformes com materiais retardantes à chamas. Na moda já podemos consumir a linha dos wearables, dos têxteis inteligentes vestíveis, que possam monitorar os batimentos cardíacos do usuário desse material têxtil, por exemplo. Mais? Roupas com controle de temperatura, com encapsulamento de cosméticos, na qual é possível colocar aloe vera em uma blusa e ela vai tratar a sua pele, além de têxteis com bioestimulação (proporcionando melhora na circulação, produção de colágeno e redução de dores musculares), auto-limpantes, anti-transpirantes e com propriedades de proteção contra a radiação UV + com tecnologia de materiais frescos, requisitadas em regiões que recebem temperaturas mais altas.

Durante a pandemia vimos o fazer a História na Missão Contra o Covid-19 quando o Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil – SENAI CETIQT, por meio do Instituto SENAI de Inovação em Biossintéticos e Fibras, se uniu à Bio-Manguinhos, unidade da Fiocruz, e à empresa Diklatex Industrial Têxtil S.A, uma das mais importantes indústrias brasileiras na produção de tecidos de alta performance – selecionada no Edital SENAI de Inovação da Indústria – no desenvolvimento de tecido capaz de inativar 99% das partículas virais do Covid-19. Trata-se de um legado para a proteção tanto física quanto química com este antiviral para os profissionais da Saúde e sociedade como um todo.

Para debater a crescente utilização de nanotecnologia na Indústria Têxtil, o SENAI CETIQT, maior centro latino-americano de produção de conhecimento aplicado à cadeia produtiva têxtil de confecção e química e permeado pela tríade tecnologia, inovação e educação para o hoje e o futuro, promoveu webinar com palestras de Rafael Araújo, professor do SENAI CETIQT em Engenharia Química e nas pós-graduações em Design de Moda e Engenharia de Produção, e Adriano Passos, coordenador da plataforma de Fibras do Instituto SENAI de Inovação em Biossintéticos e Fibras (ISI). De acordo com Rafael Araújo, “a nanotecnologia não se aplica apenas a têxteis técnicos. Todos os vestuários, sejam para uso profissional ou para uso casual, terão alguma funcionalidade. Isto já está sendo desenhado”.

O coordenador da plataforma de Fibras do Instituto SENAI de Inovação em Biossintéticos e Fibras (ISI) chama atenção para várias questões como: “O aditivo ficará na superfície ou na massa polimérica? Muitas vezes, uma empresa precisa de material aditivado por um tipo de nanopartícula. Tudo bem, mas em que mercado vai aplicar? Precisa ter resistência à lavagem? Em que condições de intempéries ficará exposto? É preciso saber onde vai ser aplicado para não criar uma super solução, que impacta no custo do produto final. Outra preocupação fundamental é o pós-consumo. Depois de seu tempo de vida útil, como descartar o material? Hoje, quando fazemos o desenvolvimento não pensamos só no produto, mas no ciclo de vida”.

Rafael Araujo pontua que “quando falamos de nanotecnologia, o tratamento precisa ser muito mais eficiente. E isso, às vezes, encarece muito o produto. Vamos falar dos métodos e das técnicas de inserção de nano-materiais em têxteis. Eu diferencio os métodos das técnicas. Eu considero os métodos físicos e químicos; não envolve equipamento. Em relação às técnicas, porém, eu já falo dos equipamentos utilizados. Existe um pouco de confusão entre técnicas e métodos”.

Adriano Passos acrescenta que tem o gatilho para liberar a propriedade nas nano-partículas. “Pode ser uma variação do PH, da temperatura, pode ser uma ação enzimática ou mecânica, em que à medida que se faz pressão as partículas se rompem. O controle é todo feito por microscópio de varredura eletrônica; ou seja, são necessários equipamentos sofisticados para efetuar a contagem dessas microcápsulas sobre uma superfície. Em função do quantitativo, temos como estipular o número de horas que vai suportar ou quantas lavagens aguenta. A gente sempre linka com a forma como será aplicado”.

Entre os métodos de funcionalização nos materiais têxteis com inserção por descobertas químicas para promover a adesão dos nanomateriais, vimos que a foulardagem (impregnação) é uma das mais baratas e das mais utilizadas. O esgotamento é mais barato ainda. E os métodos físicos e mecânicos de inserção de nanopartículas no material têxtil são a Deposição Química de Vapor (DQV) e a Deposição Física de Vapor (DFV). E temos também a Deposição de Vapor Químico Plasmático (DVQP), todas de baixo impacto ambiental. “Na química, trabalhamos com dois ou mais reagentes. Em forma de vapor reagem entre si para formar o revestimento. A Deposição Física de Vapor é parecida, só não tem reação química de reagentes na fase de vapor. E é caro. Um equipamento para produzir em larga escala custa muito, comparando com os métodos químicos”, pontua Rafael Araujo.

O coordenador da plataforma de Fibras do Instituto SENAI de Inovação em Biossintéticos e Fibras (ISI) reafirma: “É aquela história: quer aplicar por quê e onde? Em cima disso, tentamos aplicar uma solução taylor made para que o produto, ao chegar à prateleira, alcance público da melhor forma possível e o atenda. É o diferencial que a gente tem: entender bem a demanda do cliente para materializar o desenvolvimento e fazer uma entrega a contento. Hoje, nós temos um equipamento com o qual conseguimos não só fazer a aplicação de plasma como fazer coberturas metálicas. Por exemplo, torneiras de plástico com acabamento metálico na superfície. Através da modificação da atmosfera com gases específicos, desenvolvemos substratos têxteis com determinadas características”.

Sempre que a gente fala de uma determinada aplicação na parte têxtil, nós temos polímero, que vai ser sua matéria-prima; o aditivo que você vai utilizar associado a uma estrutura, à necessidade do cliente, à necessidade do mercado e às propriedades. “Nós precisamos desse mix de informações para alcançar o objetivo. Muitos trabalhos na área de nanotecnologia são focados em segurança, bem-estar, conforto, produtividade e, até mesmo, melhoria de desempenho. E a nanotecnologia avança com novos processos, com o avanço da informática e até com o potencial do microscópio – para visualizar uma partícula -, que é muito maior do que há 10 anos. A partir do momento em que a gente começa a visualizar esses tipos de morfologia e comportamentos, conseguimos compreender os fenômenos”, observa Adriano Passos.

Note como o mercado mudou e temos alguns fatores que devem ser considerados. Hoje eu vou usar um determinado tipo de roupa: é baixa temperatura? Alta temperatura? Vai ter contato com a incidência da luz solar? Com a radiação? Tudo tem que estar no nosso radar.

Quando falamos sobre Equipamentos de Proteção Individual (EPIs), uniformes profissionais, a nanotecnologia hoje é capaz de ajudar na confecção de vestimentas de alta visibilidade, com materiais fluorescentes e retroreflexivos; protetores contra chuva com tecidos revestidos ou laminados impermeáveis; proteção contra o frio com manequim térmico – “a pessoa já não precisa usar aquele casaco pesado, com todo isolante térmico, que cansa demais” -; proteção contra calor e chama, proteção para soldadores contra impacto de pequenos respingos de metal fundido, e contra eletricidade estática.

Portanto, os nanomaterias com modificação de fibras têxteis são o nosso presente e futuro. O universo da nanotecnologia em têxteis vem crescendo e as oportunidades estão aí. “Você consegue direcionar os nanomateriais para diversos mercados. Desde a área de uniformes de defesa das Forças Armadas até o fitness”. Em tempo: o CETIQT está desenvolvendo novos materiais e funcionalidade dos tecidos para as Forças Armadas. Dentre os itens selecionados pela FAB está o macacão de voo. Além da FAB, o Exército e a Marinha também utilizarão novos uniformes com base nas mais modernas tecnologias têxteis, com vistas a potencializar a aplicação de materiais de origem nacional, fortalecendo assim, o que todos conhecem como Indústria de Defesa Nacional.

Um bom exemplo ainda fornecido por Adriano Passos foi o uso da nanotecnologia em casaco que, a partir do momento em que os fios são aditivados ou se faz um determinado tipo de coating, o material pode ser direcionado para ser respirável e, ao mesmo tempo, impermeável. “Como pode um negócio desses?” Compare a gotícula de suor à gota de chuva: as dimensões são completamente diferentes. No “engenheiramento” desses tecidos, é possível montar camadas, como se fosse um Lego. Então, colocam-se determinados tipos de materiais direcionados, por exemplo, para um casaco de chuva. Em cima desse panorama, dá para aplicar materiais que permitem uma oscilação entre – 18° até 40°.

Nano-material bactericida: uma equipe de investigadores australianos vem desenvolvendo um nano-material que acaba com as bactérias usando os picos de sua superfície para destruí-las. É fabricado com uma estrutura de silício negro desenhada imitando a estrutura das asas da libélula. Este material supera em eficácia o desenho da natureza e pode matar bactérias e esporas bacterianas. O processo de fabricação é simples, rápido, compatível com a produção em grande escala e terá importantes aplicações industriais e biomédicas.

“O céu é o limite. Podemos adicionar diversos tipos de nano-partículas para vários comportamentos. Posso, por exemplo, colocar na superfície uma nano-partícula para sequestrar o odor. Por exemplo, você vai a um restaurante e o garçom está com cheiro de batata frita. Daqui a pouco, ele volta e está com cheiro de peixe. Algumas empresas já estão usando certas funcionalidades em roupas e uniformes, o que dá uma tranquilidade. E muitas trabalham isso também como identidade visual”. observa Adriano Passos.

Atualmente, com o avanço da ciência, em especial na área da nanotecnologia, o uso do grafeno vem ganhando espaço devido às propriedades elétricas, químicas, mecânicas, térmicas e suas aplicações tecnológicas como baterias, células fotovoltaicas, supercapacitores, sensores e outras aplicações futuras. O grafeno é o nome dado para uma monocamada de átomos de carbono hermeticamente empacotadas em posição de retículo bidimensional (2D), sendo a principal forma de materiais da grafite.

O hexágono de carbono que é o grafeno permite que os elétrons passem rapidamente, conferindo uma condutividade térmica extremamente alta ao material. Quando se aplica grafeno em fibras ou tecidos há uma troca de calor rápida. Isso é bom para tecidos esportivos. Quando você faz exercício, forma gradientes de temperaturas no seu corpo. Uma parte fica mais quente, outra mais fria. Se um esquiador, por exemplo, usa um uniforme com grafeno, distribui equilibradamente o calor e gerencia melhor o conforto térmico. Além disso, como a troca de calor é rápida, o suor evapora mais rapidamente.

A parte divertida do uso de grafeno na moda é exemplificada pelas ideias da estilista Francesca Rossella, que vem realizando experiências com looks “interativos” desde 2004, quando fundou a marca Cutecircuit, nos Estados Unidos, primeira grife dedicada aos wearables do mundo (no já distante 2006, ela lançou roupas energizadas por células fotovoltaicas). Recentemente, Francesca criou um vestido com grafeno no DNA do tecido. A peça muda de cor ao ritmo da respiração de quem estiver usando. São LEDs que se acendem a partir de um sensor feito de grafeno.

Investigadores das universidades estadunidenses têm desenvolvido uma nano-bateria do tamanho de um grão de areia que vem sendo construída com uma impressora 3D. Sua capacidade de carga e descarga e ciclo de vida são comparáveis a qualquer bateria atual. Estas baterias serão usadas para alimentar múltiplos dispositivos existentes e permitir a fabricação de outros novos ainda menores. Vejam o quanto se tem de oportunidade nesse universo. A partir do momento que eu tenho uma bateria flexível que eu consigo colocar em determinados sistemas, se veem celulares cada vez mais finos e mais potentes. A seguir o case de cinco tênis com destaque para o Shiftwear.

http://https://youtu.be/LT4mazH3uWE

“É um têxtil técnico, usado apenas para fazer blindagem, como defesa. E aí se constrói uma estrutura para fazer um tênis através de uma determinada tela (como uma tela de celular), na qual você consegue estruturar imagens. Você pode colocar sistemas de comunicação e controlar tudo pelo celular”, observa Adriano Passos.

O que está por de trás disso? A partir do momento em que você tem um produto como esse, não precisa, por exemplo, ter dez pares de tênis. Isso vai impactar no descarte dessa matéria-prima, no ciclo de vida do produto. Você tem uma bateria que tem autonomia de 30 dias, e tudo é controlado pelo celular.