“Códigos de barras” de fibra podem fazer etiquetas de roupas que duram

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Nos Estados Unidos, cerca de 15 milhões de toneladas de têxteis acabam em aterros sanitários ou são queimados todos os anos. Esse desperdício, equivalente a 85% dos têxteis produzidos em um ano, é um problema ambiental crescente. Em 2022, Massachusetts se tornou o primeiro estado a promulgar uma lei que proíbe o descarte de tecidos no lixo, com o objetivo de aumentar os percentuais de reciclagem.

Mas reciclar têxteis nem sempre é fácil. Os que não podem ser revendidos no estado em que se encontram são encaminhados para instalações para serem separados por tipo de tecido. A classificação manual é trabalhosa, dificultada por etiquetas gastas ou ausentes. Técnicas mais avançadas que analisam a química de um tecido geralmente não são precisas o suficiente para identificar materiais em misturas de tecidos, que compõem a maioria das roupas.

Para melhorar esse processo de classificação, uma equipe do MIT Lincoln Laboratory e da Universidade de Michigan oferece uma nova maneira de rotular tecidos: tecendo fibras com refletividade projetada neles. Esta fibra é reflexiva apenas sob certas luzes infravermelhas. Dependendo dos comprimentos de onda da luz que a fibra reflete quando digitalizada, os recicladores saberiam que tipo de tecido a fibra representa. Em essência, a fibra funciona como um código de barras óptico para identificar um produto.

"Ter uma maneira de identificar facilmente os tipos de tecido e separá-los à medida que chegam pode ajudar a aumentar a escala dos processos de reciclagem. Queremos encontrar maneiras de identificar materiais para outro uso após o ciclo de vida da roupa", diz Erin Doran, um co-autor do estudo da equipe, que foi publicado recentemente na Advanced Materials Technologies.

Puxando fios

Doran é especialista têxtil no Defense Fabric Discovery Center (DFDC) no Lincoln Laboratory. Lá, ela trabalha com pesquisadores do Advanced Materials and Microsystems Group para fazer "tecidos do futuro", integrando fibras integradas com minúsculos sensores e eletrônicos.

Na Universidade de Michigan, Brian Iezzi, principal autor do estudo, estava investigando maneiras de melhorar a reciclabilidade têxtil. Seu trabalho no Shtein Lab de U-Michigan concentra-se na aplicação de fotônica a dispositivos baseados em fibra. Um desses dispositivos é chamado de fibra de cor estrutural, um tipo de fibra fotônica desenvolvida pela primeira vez no MIT há mais de 20 anos pela equipe de pesquisa do professor Yoel Fink. É uma área de especialização hoje no DFDC.

"É uma fibra que age como um espelho perfeito", diz o pesquisador do DFDC Bradford Perkins, co-autor do estudo. "Ao colocar em camadas certos materiais, você pode projetar este espelho para refletir comprimentos de onda específicos. Nesse caso, você deseja reflexões em comprimentos de onda que se destacam das assinaturas ópticas de outros materiais em seu tecido, que tendem a ser escuros porque o tecido comum materiais absorvem a radiação infravermelha."

A fibra começa como um bloco de polímero chamado pré-forma. A equipe construiu cuidadosamente a pré-forma para conter mais de 50 camadas alternadas de acrílico e policarbonato. A pré-forma é então aquecida e puxada como caramelo do topo de uma torre. Cada camada acaba tendo menos de um mícron de espessura e, em combinação, produz uma fibra com o mesmo tamanho de um fio convencional em tecido.

Embora cada camada individual seja clara, o emparelhamento dos dois materiais reflete e absorve a luz para criar um efeito ótico que pode parecer colorido. É o mesmo efeito que dá às asas de borboleta suas cores ricas e brilhantes.

"As asas de borboleta são um exemplo de cor estrutural na natureza", diz o co-autor Tairan Wang, também do Lincoln Laboratory. “Quando você olha para eles bem de perto, eles são realmente uma bainha de material com padrões nanoestruturados que espalham a luz, semelhante ao que estamos fazendo com as fibras”.

Ao controlar a velocidade com que as fibras são desenhadas, os pesquisadores podem "ajustá-las" para refletir e absorver faixas periódicas específicas de comprimentos de onda - criando um código de barras óptico exclusivo em cada fibra. Este código de barras pode então ser atribuído aos tipos de tecido correspondentes, um simbolizando algodão, por exemplo, e outro poliéster. As fibras seriam tecidas em tecidos quando os tecidos são fabricados, antes de serem usadas em uma roupa e eventualmente recicladas.