I “codici a barre” in fibra possono creare etichette di abbigliamento che durano

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Negli Stati Uniti, ogni anno, circa 15 milioni di tonnellate di prodotti tessili finiscono nelle discariche o vengono bruciati. Questi rifiuti, che rappresentano l’85% dei tessili prodotti ogni anno, rappresentano un crescente problema ambientale. Nel 2022, il Massachusetts è diventato il primo stato a promulgare una legge che vieta lo smaltimento dei tessili nella spazzatura, con l’obiettivo di aumentare le percentuali di riciclo.

Ma riciclare i tessili non è sempre facile. Quelli che non possono essere rivenduti così come sono vengono inviati alle strutture per essere ordinati per tipo di tessuto. Lo smistamento manuale richiede molta manodopera, reso più difficile da etichette usurate o mancanti. Le tecniche più avanzate che analizzano la chimica di un tessuto spesso non sono sufficientemente precise per identificare i materiali nelle miscele di tessuti, che costituiscono la maggior parte degli indumenti.

Per migliorare questo processo di selezione, un team del MIT Lincoln Laboratory e dell’Università del Michigan offre un nuovo modo di etichettare i tessuti: intrecciando al loro interno fibre con riflettività ingegnerizzata. Questa fibra riflette solo sotto determinati raggi infrarossi. A seconda delle lunghezze d'onda della luce riflesse dalla fibra durante la scansione, i riciclatori saprebbero quale tipo di tessuto rappresenta la fibra. In sostanza, la fibra funziona come un codice a barre ottico per identificare un prodotto.

“Avere un modo per identificare facilmente i tipi di tessuto e ordinarli man mano che arrivano potrebbe aiutare a far crescere i processi di riciclaggio. Vogliamo trovare modi per identificare i materiali per un altro uso dopo il ciclo di vita dell'indumento", afferma Erin Doran, coautrice dello studio del team, recentemente pubblicato su Advanced Materials Technologies.

Tirare fili

Doran è uno specialista tessile presso il Defense Fabric Discovery Center (DFDC) del Lincoln Laboratory. Lì, lavora con i ricercatori dell’Advanced Materials and Microsystems Group per realizzare “tessuti del futuro” integrando fibre radicate con minuscoli componenti elettronici e sensori.

All'Università del Michigan, Brian Iezzi, l'autore principale dello studio, stava studiando modi per migliorare la riciclabilità dei tessili. Il suo lavoro presso lo Shtein Lab dell'U-Michigan si concentra sull'applicazione della fotonica a dispositivi basati su fibra. Uno di questi dispositivi è chiamato fibra a colori strutturali, un tipo di fibra fotonica sviluppata per la prima volta al MIT più di 20 anni fa dal gruppo di ricerca del professor Yoel Fink. È un'area di competenza oggi al DFDC.

"È una fibra che agisce come uno specchio perfetto", afferma Bradford Perkins, ricercatore del DFDC, coautore dello studio. “Sovrapponendo determinati materiali, è possibile progettare questo specchio in modo che rifletta lunghezze d’onda specifiche. In questo caso, vorresti riflessi a lunghezze d'onda che si distinguono dalle firme ottiche degli altri materiali nel tessuto, che tendono ad essere scuri perché i materiali comuni dei tessuti assorbono la radiazione infrarossa.

La fibra inizia come un blocco di polimero chiamato preforma. Il team ha costruito con cura la preforma per contenere più di 50 strati alternati di acrilico e policarbonato. La preforma viene quindi riscaldata e tirata come una caramella mou dalla cima di una torre. Ogni strato finisce per avere uno spessore inferiore a un micron e, insieme, produce una fibra della stessa dimensione di un filato convenzionale nel tessuto.

Mentre ogni singolo strato è trasparente, l'abbinamento dei due materiali riflette e assorbe la luce per creare un effetto ottico che può sembrare un colore. È lo stesso effetto che conferisce alle ali delle farfalle i loro colori ricchi e scintillanti.

"Le ali delle farfalle sono un esempio di colore strutturale in natura", afferma il coautore Tairan Wang, anche lui del Lincoln Laboratory. "Quando li guardi da vicino, sono davvero una guaina di materiale con motivi nanostrutturati che diffondono la luce, in modo simile a quello che stiamo facendo con le fibre."

Controllando la velocità con cui le fibre vengono disegnate, i ricercatori possono “sintonizzarle” per riflettere e assorbire specifici intervalli periodici di lunghezze d’onda, creando un codice a barre ottico unico in ciascuna fibra. Questo codice a barre può quindi essere assegnato ai corrispondenti tipi di tessuto, uno simboleggia ad esempio il cotone e un altro il poliestere. Le fibre verrebbero intrecciate nei tessuti durante la produzione dei tessuti, prima di essere utilizzate in un indumento e infine riciclate.