USA
April 13, 2012
Cotton is going high-tech in New Orleans, La., where a team of U.S. Department of Agriculture (USDA) scientists is continuing a long tradition of innovative research on the prized natural fiber.
Above: cross-section of a cotton fiber with clay nanoparticles attached.
Below: closer view of a clay nanoparticle coating.
Photos courtesy of Jaime Grunlan, Texas A&M University, colorization by Stephen Ausmus
Starting in the 1950s, chemist Ruth Benerito and her colleagues at the Agricultural Research Service (ARS) Southern Regional Research Center in New Orleans conducted groundbreaking studies that gave rise to easy-care, permanent-press clothing and other consumer-friendly improvements that helped cotton better compete with synthetic fibers, like polyester. Today, under the leadership of Brian Condon, the ARS cotton researchers in New Orleans are leveraging the latest developments in nanotechnology to bring cotton fully into the 21st century.
ARS is the chief intramural scientific research agency of USDA.
In one ongoing project, the researchers have teamed with Texas A&M University scientists to evaluate a first-of-its-kind, environmentally friendly flame-retardant for cotton apparel and durable goods. Halogenated flame retardants have been among the most widely used chemical treatments, but there's been a push to find alternatives that are more benign and that won't cause treated fabric to stiffen, according to Condon.
Made of water-soluble polymers, 50- to 100-nanometer clay particles and other "green" ingredients, the experimental fabric treatment reacts to open flame by rapidly forming a swollen charred surface layer. This stops the flame from reaching underlying or adjacent fibers in a process known as "intumescence," notes Condon, co-author of a May 2010 ACS Nano paper.
Early trials of the nanocoating using standard flame-resistance tests have been promising. In one case, 95 percent of treated cotton fabric remained intact after exposure to flame versus complete destruction of untreated fabric used for comparison.
In another project, the ARS scientists are generating ultrasonic fields of mechanical energy to improve enzyme-based processing of raw ("greige") cotton to strip away waxes and other fiber components that can hinder subsequent dying procedures and diminish product quality.
Read more about this research in the April 2012 issue of Agricultural Research magazine.
El nano-algodón ofrece nuevas oportunidades para la fibra
El algodón está convirtiéndose en un producto de alta tecnología en Nueva Orleans, Luisiana, donde científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) están continuando una larga tradición de investigaciones innovadoras sobre esta fibra natural.
Comenzando en los años cincuenta, química Ruth Benerito y sus colegas en el Centro de Investigación de la Región del Sur (SRRC por sus siglas en inglés) mantenido por el ARS en Nueva Orleans realizaron estudios pioneros que llevaron al desarrollo de ropa de planchado permanente y mejoramientos en otros productos que ayudaron al algodón a mejor competir contra las fibras sintéticas tales como el poliéster.
Ahora, bajo el liderazgo de Brian Condon, los investigadores en Nueva Orleans están utilizando las tecnologías más avanzadas, tales como la nanotecnología, para mejorar la utilidad del algodón de hoy en día.
ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.
En un proyecto en curso, los investigadores están colaborando con científicos de la Universidad de Texas A&M en evaluar un tratamiento amigable con el medio ambiente para producir ropa y otros productos a base del algodón que tienen resistencia al fuego. Los compuestos halogenados para mejorar la resistencia al fuego son entre los tratamientos químicos ampliamente usados, pero hay un interés en descubrir otros tratamientos que son más amigables con el medio ambiente y no causan la rigidez de la tela, según Condon.
El nuevo tratamiento utiliza polímeros solubles en agua, partículas de arcilla en tamaños de 50 a 100 nanómetros, y otros ingredientes "verdes." La tela tratada reacciona a la llama rápidamente formando una capa carbonizada en la superficie. Esta capa previene la propagación del fuego a las fibras adyacentes, según Condon, quien es co-autor de un artículo sobre esta investigación, el cual fue publicado en la revista 'ACS Nano' de mayo del 2010.
Resultados de experimentos con esta nano-capa utilizando la pruebas estándares de la resistencia al fuego han sido prometedores. En un caso, el 95 por ciento de la tela tratada quedó intacto después de exposición a la llama, comparado con la destrucción total de tela no tratada.
En otro proyecto, los científicos del ARS están generando campos ultrasónicos de energía mecánica para mejorar el procesamiento enzimático del algodón crudo para quitar las ceras y otros componentes de la fibra que pueden impedir el proceso de teñido y disminuir la calidad del producto.
Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de abril del 2012.
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