Mathilde Ceesay '13, la gauche, met la touche finale à un vêtement antipaludéen porté par Sandy Mattei '14. Crédit :Mark Vorreuter/Photo d'archive
Juan Hinestroza et ses étudiants vivent dans un nano monde cotonneux, où ils créent des vêtements qui tuent les bactéries, conduit l'électricité, éloigne le paludisme, capture les gaz nocifs et tisse des transistors dans des chemises et des robes.
"Le coton est l'un des matériaux les plus fascinants - et incompris, " dit Hinestroza, professeur agrégé de science des fibres, qui dirige le Laboratoire de nanotechnologie des textiles à Cornell. "Dans un monde à l'échelle nanométrique - et c'est notre monde - nous pouvons contrôler les matériaux à base de cellulose un atome à la fois."
Le groupe Hinestroza a transformé les fibres de coton en composants électroniques tels que des transistors et des thermistances, donc au lieu d'ajouter de l'électronique aux tissus, il transforme le tissu en un composant électronique.
« La création de transistors et d'autres composants à l'aide de fibres de coton apporte une nouvelle perspective à l'intégration transparente de l'électronique et des textiles, permettant la création d'appareils électroniques portables uniques, " dit Hinestroza.
Profitant de la topographie irrégulière du coton, Hinestroza et ses étudiants ont ajouté des revêtements conformes de nanoparticules d'or, ainsi que des polymères semi-conducteurs et conducteurs pour adapter le comportement des fibres naturelles de coton.
« Les couches étaient si fines que la souplesse des fibres de coton est toujours préservée, " dit Hinestroza, "Les fibres sont partout depuis vos sous-vêtements, pyjamas, brosses à dents, pneus, des chaussures, sièges de voiture, systèmes de filtration d'air et même vos vêtements."
Marcia Silva da Pinto, chercheur post-doctoral, travaille sur la croissance de cadres organiques métalliques sur des échantillons de coton pour créer un système de filtration capable de capturer les gaz toxiques, sous le regard de Juan Hinestroza. Crédit :Mark Vorreuter/Fichier Photo
Abbey Liebman '10 a créé une robe utilisant des fils de coton conducteurs capables de charger un iPhone. Avec des panneaux solaires ultrafins pour les garnitures et un chargeur USB niché dans la taille, le vêtement inspiré du sud-ouest a capturé suffisamment de soleil pour charger les téléphones portables et autres appareils portables, permettant au porteur de rester branché.
La technologie peut être intégrée dans des chemises pour mesurer la fréquence cardiaque ou analyser la sueur, cousus dans des oreillers pour surveiller les signaux cérébraux ou appliqués à des textiles interactifs dotés de capacités de chauffage et de refroidissement.
"Les technologies précédentes ont atteint des fonctionnalités similaires, mais ces fibres sont devenues rigides ou lourdes, contrairement à nos fils, qui sont conviviaux à un traitement ultérieur, comme le tissage, couture et tricot, " dit Hinestroza.
La synthèse de nanoparticules et leur fixation sur du coton créent non seulement de la couleur sur les surfaces des fibres sans utiliser de colorants, mais les nouvelles surfaces peuvent tuer efficacement 99,9 % des bactéries, qui pourrait aider à prévenir les rhumes, grippe et autres maladies.
Deux des étudiants de Hinestroza ont créé un body à capuche incrusté d'insecticides - en utilisant des molécules de cadre organique en métal, ou MOF – pour repousser les moustiques du paludisme. Le paludisme tue plus de 600 personnes, 000 personnes par an en Afrique. Alors que les moustiquaires imprégnées d'insecticide sont courantes dans les foyers africains, le vêtement antipaludéen peut être porté pendant la journée pour offrir une protection supplémentaire et ne se dissipe pas comme les répulsifs cutanés.
D'autres étudiants ont utilisé des MOF pour créer un masque et une cagoule capables de piéger les gaz toxiques de manière sélective. MOF, qui sont des composés cristallins groupés, peuvent être manipulés au niveau nano pour construire des cages à l'échelle nanométrique qui sont exactement de la même taille que le gaz qu'ils essaient de capturer.
"Nous voulions exploiter la puissance de ces molécules pour absorber les gaz et incorporer ces MOF dans les fibres, ce qui nous permet de faire des systèmes de filtration très efficaces, " il explique.
Hinestroza cherche toujours de nouvelles façons d'utiliser le coton comme toile pour créer des utilisations modernes infinies.
"Nous voulons transformer les fibres naturelles traditionnelles en de véritables matériaux d'ingénierie multifonctionnels et personnalisables à toute demande, " dit-il. " Nous sommes des chimistes, nous sommes des scientifiques des matériaux, nous voulons créer des matériaux qui rempliront de nombreuses fonctions, mais qu'il reste souple et aussi confortable qu'un t-shirt ou un vieux jean."
