SENAI CETIQT: Funcionalização de tecidos e a importante mudança na fabricação de têxteis aliada à nanotecnologia

“O futuro já começou”. E muito bem-vindo na forma high tech de funcionalização de tecidos e a importante mudança na fabricação de têxteis aliada à nanotecnologia. Em síntese, o uso da nanotecnologia permite potencializar o desenvolvimento de têxteis multifuncionais e com alto desempenho. O céu é o limite para os tecidos inteligentes. E fiquem atentos: as peças produzidas com tecidos inteligentes entre nós no presente, serão onipresentes: em breve, todas terão multifuncionalidades. 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.

A Revista Design, Inovação e Gestão Estratégica (REDIGE), publicação eletrônica do SENAI CETIQT – reunindo artigos e ensaios da comunidade científica nacional e internacional que investiguem questões de interesse estratégico para o desenvolvimento da cadeia têxtil, de confecção e conhecimentos transversais às outras áreas -, na sua mais recente edição tem um artigo importantíssimo sobre uso de nanomateriais para conferir novas propriedades aos têxteis dando-lhes, assim, uma nova funcionalidade. Com a publicação dos artigos, o SENAI CETIQT segue no caminho de ser um indutor de novas tecnologias e inovação, contribuindo para o desenvolvimento industrial do país.

Só para você ter uma ideia, os tecidos beneficiados com a tecnologia nano permitem a fabricação de roupas inteligentes. O leque é grande de produtos têxteis com propriedades antiestática, retardante a chamas, repelentes de água e/ou óleo, ação antimicrobiana, repelente a insetos… No mercado da moda já são comercializados os wearables com aplicações de nanomateriais que possibilitam o monitoramento dos batimentos cardíacos, a produção de roupas com aquecimento e resfriamento personalizados, que encapsulam cosméticos, promovem a bioestimulação (melhora na circulação, produção de colágeno e redução de dores musculares) e contêm ações auto-limpantes e anti-transpirantes, além de proteger contra a radiação UV+.

O SENAI CETIQT colabora intensamente com o processo de aceleração das pesquisas para o desenvolvimento de novas propriedades em tecidos. No ano passado, por exemplo, a instituição, por meio do Instituto Senai de Inovação em Biossintéticos e Fibras, foi pioneira ao uniu-se a Bio-Manguinhos (Fiocruz) e à empresa Diklatex para desenvolver um têxtil capaz de neutralizar o novo coronavírus. Os testes demonstraram que amostras do tecido foram capazes de inativar mais de 99,9% das partículas virais respiratórias do sarampo e da caxumba. Após testar positivamente para os dois vírus, os pesquisadores confirmaram que o tecido, desenvolvido para ser utilizado em máscaras cirúrgicas, jalecos, aventais etc, tinha a mesma eficácia para a Covid-19.

Criada por iniciativa da Faculdade SENAI CETIQT há pouco mais de dez anos, “REDIGE” ganhou versão online e gratuita em 2020. O objetivo da publicação é apresentar novidades que incentivem os empresários brasileiros a modernizar o parque industrial nacional e entrar no universo da Quarta Revolução Industrial, com as consequentes redução de impactos ambientas e promoção da sustentabilidade.

Mergulhamos no artigo “Funcionalização de Tecidos por Deposição de Nano-partículas de Ag-TiO2 pelo Método Sol-Gel”, assinado por Artemísia Caldas e Jefferson Mendes de Souza, professores do Curso de Moda, Design e Estilismo da Universidade Federal do Piauí; Edgar Carneiro, mestre em Engenharia de Materiais pela Universidade do Minho (Portugal); e Sandra Carvalho, doutora Doutorada em Física e responsável pelo Grupo de Funcionalização e Modificação de Superfícies (SMF Group) do Centro de Física da Universidade do Minho.

Os autores começam o artigo ressaltando a importância do processo de funcionalização de têxteis para a promoção de novas propriedades em tecidos. Deste modo, a modificação de materiais têxteis é de grande importância para o mercado e torna-se cada vez mais um componente essencial no processamento desses produtos, pois permite a incorporação de propriedades adicionais. Assim, novos materiais podem ser desenvolvidos, bem como novas funcionalidades podem ser adicionadas aos mesmos.

O estudo salienta que um dos métodos de funcionalização das superfícies dos materiais têxteis é o sol-gel, que oferece amplas possibilidades para a incorporação de novas propriedades na superfície dos mesmos, como hidrofobicidade, atividade antimicrobiana, repelência à água, antisujidade, entre outras. O método sol-gel permite a deposição de nanomateriais como nanopartículas de prata, titânio, zinco, etc, na superfície dos têxteis, o que possibilita o ganho de determinadas funcionalidades.

Os autores realizaram um estudo durante o doutorado em Engenharia Têxtil na Universidade do Minho, em Portugal. “Partimos da necessidade de escolher um tipo de tecido mais adequado para desenvolver vestuário para idosos dependentes de cuidados que permanecessem muito tempo sentados ou deitados. Precisava perceber a contribuição das nano-partículas de óxido de titânio dopadas com prata que, quando depositadas nos tecidos, pudessem permanecer nas fibras e ter uma melhor funcionalização para a pele sensível do idoso”. Como se vê, a funcionalização de tecidos pode contribuir para a inclusão da pessoa idosa em todos os âmbitos, proporcionando também novas tecnologias em favor da potencionalização de conforto, proteção, segurança, durabilidade de efeitos e facilitação de cuidados de limpeza e manutenção.

“O trabalho teve como objetivo avaliar duas condições de submersão do processo sol-gel para incorporação de nanopartículas em tecidos planos. A incorporação de nanopartículas de Ag-TiO2 foi realizada em dois substratos têxteis, um 100% CO e outros 50% de CO e 50% de PES. Foram avaliadas e analisadas no estudo, propriedades de permeabilidade ao ar, fricção, ângulos de contato dinâmico. Estas propriedades foram correlacionadas com a morfologia dos tecidos funcionalizados com as NP’s por imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Este estudo conclui que o processo de submersão número 01, em amostras de 10x10cm, para mergulho na solução ativada com agitador durante 10min no procedimento para cada amostra, apresentou os melhores resultados para o material têxtil”.

Estudos como esse estão em franca expansão. As nanopartículas são muito utilizadas por permitir a cobertura homogênea de toda superfície da fibra, tecido, malha e não tecido, além disso, não se percebe alteração na textura, na nuance ou no brilho desses artigos, apresentando baixa influência no toque. Cada vez mais recursos são investidos para novas experiências. Afinal, os tecidos permanecem em contato com o corpo por longuíssimas horas. É por isso que a modificação de têxteis é estratégica para o mercado.

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.

A ampla gama de funcionalização e o potencial econômico da nanotecnologia explica porque ela é cada vez mais utilizada. De acordo com os autores do artigo publicado em REDIGE, “na indústria têxtil tem um campo muito abrangente e potencial, pois reúne muitas áreas de estudo, têxteis médicos, técnicos, cosmetotêxteis, entre outros. No setor têxtil, a pesquisa está voltada principalmente para o uso de nano-materiais durante a fabricação dos materiais têxteis, de forma a produzir nanoestruturas com funções especiais ou com propriedades melhoradas. A inclusão de nano-materiais nos substratos têxteis pode ser feita através da adição à estrutura da fibra durante o fabrico das mesmas ou em tratamentos de superfície e revestimentos”.

A imensa maioria dos nano-materiais utilizados na indústria têxtil é feita de compostos inorgânicos. Entre eles, destaque para dióxido de titânio (TiO2), óxido de zinco (ZnO), prata (Ag), cobre (Cu), ouro (Au), nano-partículas de sílica, nano-tubos de carbono (CNT), argila e revestimentos nano-laminados, bem como nano-compósitos não-metálicos. Eles têm aplicações específicas e dotam os tecidos com características jamais vistas. As nano-partículas de óxidos metálicos formam um grupo de óxidos metálicos que têm capacidade fotocatalítica, condutividade elétrica, absorção no ultravioleta (UV), foto oxidação química e função antimicrobiana. “As nano-partículas de óxidos metálicos possuem maior eficiência do que as partículas na escala micro, uma vez que são capazes de atingir uma maior área superficial quando depositadas na superfície de um substrato têxtil”.

Os autores chamam a atenção para o fato de que, além das diversas propriedades que podem ser aplicadas nos substratos têxteis, as aplicações atuais para os nano-materiais são muitas e de natureza interdisciplinar. Ou seja, os têxteis podem ser dotados com mais de uma propriedade, como autolimpeza e antimicrobiana em um único substrato e propriedades antichamas e chama retardante, requisitos importantes para o vestuário técnico de combate a incêndios.

Tem mais, muito mais. Lendo o artigo da REDIGE, descobrimos que os bloqueadores de radiação UV podem ser tanto orgânicos como inorgânicos. “Sua função é limitar a taxa de amarelecimento dos tecidos. Bloqueadores inorgânicos são geralmente óxidos semicondutores. Estes atuam nos tecidos absorvendo a radiação ultravioleta, impedindo que a mesma seja transmitida para a pele, uma aplicação que pode ser direcionada para um nível técnico em uniformes e luvas, por exemplo, como também pode ser destinado ao uso comum no vestuário exterior, como camisas, T-shirts, bem como aplicadas em roupas de banho, para proteção das áreas do corpo desprovidas de qualquer fator de proteção solar”.

Cool, não? Então, veja isso aqui: a chamada self cleaning (autolimpeza) pode ser incorporada nos têxteis para eliminar manchas com mais facilidade. A autolimpeza dos materiais baseia-se na incorporação de nano-partículas de prata (Ag) e dióxido de titânio (TiO2), que reagem à luz do sol, promovendo a degradação de matérias orgânicas. As propriedades antimicrobianas protegem seus usuários da propagação de bactérias e doenças. O nível de proteção é estendido a fungos, leveduras e microrganismos como os ácaros. Para esse tipo de funcionalidade são utilizadas nano-partículas de Ag e TiO2, hoje com grande aplicação na indústria têxtil.

Pausa para a curiosidade histórica: as propriedades da prata são conhecidas desde os tempos antigos. O metal nobre tem sido o material mais usado no combate a microrganismos como bactérias, fungos, leveduras e outros gêneros eucarióticos. Sua utilização nas dimensões nanométricas aumenta o número de partículas por unidade de área e maximiza seus efeitos. Os sais de prata devem ser transformados em nano-partículas, pois só assim terão sua função potencializada.

O dióxido de titânio (TiO2) tem propriedades estáveis, é considerado não tóxico e é apropriado para aplicações de proteção UV devido a suas propriedades óticas. Sua utilização é biologicamente benigna. O TiO2 é um semicondutor, com absorção ótica no UV, possibilitando sua utilização com a funcionalidade de proteção de raios ultravioletas, podendo também ser incorporado nos têxteis. O material também é usado nas áreas de saúde, com funcionalidade antimicrobiana, segurança, têxtil, lar e cosmética.

O processo de imersão sol-gel é utilizado quase exclusivamente na fabricação de camadas transparentes. Este método baseia-se na preparação de suspensões coloidais-nanosols a partir de precursores adequadamente selecionados. A funcionalização dos tecidos por meio da deposição de Ag e TiO2, utilizando o método sol-gel é um procedimento cada vez mais valorizado, pois é um método de baixo custo e simples em sua aplicação numa vasta gama de substratos. A técnica sol-gel é muito utilizada na ciência de materiais. O processo também é aplicado no campo têxtil, onde o revestimento superficial é feito por imersão. No estudo, os autores do artigo e pesquisadores usaram nano-partículas de prata e titânio para gerar propriedades antimicrobianas e de repelência à sujidade.

Ao fim, o experimento realizado na Universidade do Minho concluiu que o método sol-gel de funcionalização é um processo promissor, pois é flexível e pode ser aplicado em diversas condições de mergulho. O método também permite dotar os têxteis com diversas funcionalidades. Um requisito importante é a durabilidade dos efeitos funcionais incorporados. Para estudos futuros, a intenção é dar continuidade ao trabalho desenvolvido inicialmente, aplicando testes de flexão, drapeamento, fotodegradação, bioatividade e resistência à lavagem nas amostras que serão funcionalizadas.

Os responsáveis pelo estudo fazem um aceno a outros pesquisadores: “Esses testes iniciais poderão incitar outros pesquisadores para a continuidade de novos procedimentos contributivo de desenvolvimento de técnicas e métodos de melhoramento dos tecidos. Principalmente a respeito da fixação durável das nano-partículas na superfície têxtil após lavagens”.