Elétrons

A radiação infravermelha distante (FIR) é emitida por todos os corpos a uma determinada
temperatura, incluindo o corpo humano. O FIR variando entre 4–14 μm é considerado útil para
o crescimento celular, e o corpo humano emite um máximo de radiação infravermelha (IR) no
comprimento de onda de aproximadamente 9,3 μm. No presente estudo, foram projetados e
criados tecidos baseados em cinco matérias-primas diferentes com a mesma contagem de fios,
bem como os mesmos padrões de tecelagem. Alguns deles foram submetidos a um processo
de revestimento. Os tecidos a serem testados foram os seguintes: revestidos com
nanopartículas de TiO  2  , revestidos com SiO  2 nanopartículas, tecido revestido que não contém
nanopartículas biocerâmicas (BNFC) e tecidos não revestidos (NCF). A caracterização
estrutural das amostras resultantes foi realizada por meio de microscopia eletrônica de
varredura (MEV), ensaios de abrasão e permeabilidade ao ar. Após a caracterização estrutural,
as propriedades de emissividade infravermelha foram investigadas usando termografia
infravermelha, bem como espectroscopia infravermelha de transformada de Fourier de
refletância total atenuada na faixa de 8–14 IR. De acordo com os resultados experimentais, os
tecidos revestidos com TiO  2  e SiO  2  apresentaram maiores valores de emissividade
infravermelha em comparação com os não revestidos. Além disso, foi observado que o uso de
pós biocerâmicos não teve efeito na permeabilidade ao ar e nas propriedades de abrasão.
 

1. Introdução
Os últimos anos testemunharam um interesse crescente em têxteis de infravermelho
distante (FIR), uma categoria emergente de têxteis funcionais para aplicações de saúde e
conforto. Normalmente, a funcionalização dos têxteis FIR é alcançada usando aditivos
biocerâmicos na forma de micro ou nanopartículas. Materiais à base de óxido, como alumina,
sílica ou tântalia, podem emitir radiação infravermelha que tem o efeito de melhorar a
circulação sanguínea e estimular o sistema linfático.
O presente estudo tem como foco a investigação das propriedades estruturais e
funcionais de tecidos compostos por diferentes fios e revestidos com pós nanocerâmicos.
O termo radiação infravermelha (IR) inclui ondas eletromagnéticas na ampla faixa de
comprimento de onda, variando entre a luz visível e as frequências de terahertz. Vários estudos
mostraram que a radiação FIR na faixa de comprimento de onda de 4–14 µm produz efeitos
benéficos para a saúde humana [ 1 , 2 , 3 ] e plantas [ 4 , 5 ]. O próprio corpo humano, de
acordo com a lei de emissão de corpo negro de Planck, emite radiação IV com comprimento de
onda de pico de cerca de 9,3 µm [ 6 ].
Nos últimos anos, o uso de radiação IR para fins terapêuticos tem testemunhado um
interesse crescente. Tecidos com características de emissão de IR foram desenvolvidos e
amplamente empregados para roupas esportivas, têxteis médicos, têxteis domésticos e roupas
[ 7 ]. Vários aditivos podem ser usados ​​para a preparação de têxteis inteligentes com
propriedades emissivas de IV, como fios metálicos [ 8 , 9 ] nanotubos de carbono [ 10 , 11 ] ou
microcápsulas de mudança de fase [ 12 ], para citar alguns. Em particular, os pós biocerâmicos
são amplamente utilizados para a produção de têxteis emissores de IR [ 13 , 14 , 15 , 16 ,17 ],
uma vez que esses pós micrométricos podem ser adicionados aos têxteis durante a fiação da
fibra ou por revestimento [ 14 , 18 , 19 , 20 ].
As nanopartículas de cerâmica podem ser integradas em produtos têxteis de duas
maneiras gerais. O primeiro método é integrando nanopartículas nas fibras durante o processo
de fiação. Para fazer isso, primeiro as nanopartículas são trazidas para a forma de masterbatch
e misturadas com as matérias-primas da fiação de fibras na extrusora e depois adicionadas às
fibras [ 14 , 19 , 20 ]. No segundo método, após a obtenção do tecido, as nanopartículas de

cerâmica podem ser adicionadas aos produtos têxteis por métodos como pulverização,
revestimento, laminação e impregnação, cobertura e imersão [ 14 , 18]. Desta forma, os tecidos
obtidos a partir de fibras naturais (algodão, lã, etc.) podem receber características FIR. Tal
procedimento também pode ser aplicado a tecidos laminados de nanofibras de carbono de alta
emissividade, de modo a produzir um aumento adicional nas propriedades de emissividade no
FIR, como mostrado em artigos recentes [ 21 ] .
Os efeitos dos tecidos biocerâmicos na saúde humana foram investigados na literatura
em atletas, mulheres e pacientes com insuficiência cardíaca. Em um estudo, os benefícios da
meia-calça FIR foram dermatologicamente testados para a redução da celulite e defeitos de
adiposidade local. O estudo foi realizado em 42 mulheres de 20 a 60 anos com problemas de
celulite e adiposidade local [ 20 ]. Um total de 22 mulheres usaram meia-calça com destaque
IR, e as demais testaram meia-calça regular com o mesmo modelo e formato. De acordo com
os resultados, observou-se que as usuárias de meia-calça FIR apresentaram redução da
celulite e defeitos de adiposidade local. Também foi observado que a meia-calça com IR
melhorou a elasticidade da pele, suavidade e compacidade da pele [ 20 ].
Uma explicação simples de tais efeitos benéficos para a saúde é a seguinte: a
biocerâmica aumenta o isolamento térmico refletindo a radiação infravermelha emitida pelo
corpo de volta à superfície do corpo. A radiação IR emitida pelo corpo humano é transferida
para as partículas de cerâmica que atuam como “ absorventes ” e então irradiam o IR de volta
para a superfície do corpo [ 22 ]. Vários pesquisadores investigaram como os aditivos
biocerâmicos afetam as propriedades térmicas dos têxteis e mostraram que as biocerâmicas
absorvem os raios infravermelhos emitidos pelo corpo e retêm o calor. Por esses motivos, a
diferença de temperatura entre o corpo e a roupa é reduzida, preservando o calor do corpo
[ 23 ]. Dióxido de silício (SiO  2  ) e dióxido de titânio (TiO 2  ) são nanopartículas ideais para a
emissão de radiação eletromagnética na faixa de 8-14 μm, que coincide com a faixa de
emissão do corpo humano [ 24 ].
No presente estudo, investigamos tecidos de algodão, lã, viscose, acrílico e
algodão/poliéster cobertos com diferentes revestimentos em pó cerâmico para ajustar e
gerenciar a emissividade de infravermelho. A caracterização estrutural das amostras incluiu
micrografia eletrônica de varredura, resistência à abrasão, permeabilidade ao ar, bem como
análise ATR-FTIR. Com relação à caracterização funcional, o efeito de diferentes pós
biocerâmicos na emissividade de infravermelho foi investigado experimentalmente usando
termografia de infravermelho para medidas de emissividade. Achados experimentais mostram
o efeito perceptível do conteúdo de pós cerâmicos no ajuste da emissividade IR.
 

2. Materiais e métodos
Preparação de amostra
Amostras de tecido biocerâmico foram criadas usando cinco tipos de fios diferentes, como
100% algodão, 100% acrílico, 100% viscose, 100% lã e 50-50% algodão/poliéster, que têm a
mesma contagem de fios e a mesma construção de tecelagem. Os valores de contagem dos
fios (fornecidos por Yunsa e Akren Yarn) foram fornecidos como 30 tex e depois transformados
em fios duplos. Para obter tecidos com as mesmas propriedades estruturais (espessura,
densidade do tecido e construção da tecelagem), todas as contagens de fios foram escolhidas
para serem iguais, ou seja, 1 × 1 tecido plano. O processo de tecelagem foi realizado usando
uma máquina de tecelagem (Uğur Tekstil Corporation) preparando as urdiduras lado a lado no
tear de urdidura e escolhendo os fios da trama, respectivamente. Com relação às propriedades
das fibras,Tabela 1 . Após a preparação das amostras de tecido, o processo de hidrofilização
foi realizado a 95 °C por 45 min e a 50 °C por 30 min usando uma máquina Haspel (Roaches)
para fios crus de algodão e algodão/poliéster. A hidrofilização do tecido de lã foi realizada a 45
°C por 4 h. A hidrofilização da lã foi realizada usando os seguintes parâmetros: H  2  O  2  (%35):
30 mL/L, Silicato de sódio: 7 g/L, pH: 8,5–9.
Após o processo de hidrofilização, os tecidos investigados foram revestidos com
diferentes nanopartículas biocerâmicas. Especificamente, dois revestimentos
incluindo nanopartículas de dióxido de titânio (TiO  2  ) e dióxido de silício (SiO  2 ) foram preparados, respectivamente, e um
revestimento sem nanopartículas biocerâmicas (BNFC) foi feito.  Para cada tipo de tecido, juntamente com os tecidos revestidos,
também foram caracterizados e testados os tecidos não revestidos (NCF). As dimensões das
nanopartículas biocerâmicas, o grau de pureza e a viscosidade da resina de revestimento
preparada são apresentadas na Tabela 2 .

A resina de revestimento foi preparada por meio de um misturador (Janke & Kunkel
RW20) para amalgamar o pó e a resina. O revestimento foi composto por vários produtos
químicos fornecidos pela Rudolf Duraner: Acrilato (Rudolf Duraner AC111), reticulador (RUCO-
COAT FX 8011), espessante (RUCO-COAT TH 5020), agente dispersante (Rudolf Duraner AD
719). Os detalhes sobre a composição dos produtos químicos de revestimento e pó
biocerâmico são relatados na Tabela 2 .
O processo de revestimento foi realizado no aparelho Ataç GK40 RKL (da Marmara
University), e os tecidos revestidos foram mantidos a 165 °C por 2 min para secagem e fixação.
 

3. Caracterização Estrutural
 

3.1. Imagens SEM
Como primeira caracterização estrutural, foi observada a presença de nanopartículas
biocerâmicas nos tecidos revestidos e confirmada por microscopia eletrônica de varredura
(MEV). As imagens SEM dos tecidos revestidos foram registradas usando o equipamento
JEOL JSM-IT100 da Faculdade de Tecnologia de Engenharia Têxtil da Universidade de
Marmara. A transferência efetiva de pós biocerâmicos para tecidos foi confirmada por imagens
SEM. Na Figura 1 , é possível observar imagens SEM de alguns dos tecidos não revestidos
(100% Algodão, 100% Lã e 100% Viscose) e os tecidos relacionados com nanopartículas de
SiO  2 revestidos.  Na Figura 2 , imagens SEM análogas são para alguns dos tecidos não revestidos
(Algodão/PES e 100% Acrílico) e o TiO  2 relacionado tecidos revestidos com nanopartículas. A partir da
investigação das imagens de MEV, observou-se que as partículas não estavam distribuídas de
forma homogênea por todos os tecidos, e o tamanho das partículas era diferente em todos os
revestimentos. Além disso, a partir das mesmas imagens SEM, foi possível recuperar
tamanhos de partículas de biocerâmica usando um programa de computador adequado
(ImageJ). Os tamanhos dos aditivos biocerâmicos observados nas investigações de imagem
foram de cerca de 1 a 2 μm, muito maiores do que o tamanho de partícula relatado na Tabela
2 , mostrando os fortes efeitos da agregação de partículas. No entanto, tal agregação não
afetou as propriedades de IR resultantes dos tecidos revestidos investigados, como ficará claro
na próxima seção.
 

3.2. Teste de Abrasão
O teste de abrasão foi realizado usando o dispositivo de teste de abrasão Martindale na
Universidade de Marmara. Um teste de resistência à abrasão é realizado para determinar as
propriedades de permanência e impermeabilização dos revestimentos, o que afeta diretamente
sua durabilidade. O teste foi aplicado, pelo método de perda de massa, a revestimentos
biocerâmicos livres de nanopartículas (BNFC), bem como a revestimentos contendo TiO  2  e
revestimentos contendo SiO  2 . A resistência à abrasão refere-se à resistência à tração do tecido
no processo de fricção repetida. De acordo com o padrão de teste (TSE EN ISO 12947-1), três
pedaços de cada tecido foram preparados usando um aparelho de amostragem circular e então
carregados nas placas inferiores do testador de abrasão Martindale. O disco abrasivo foi então
friccionado contra a amostra em um círculo oscilante. Os testes foram realizados definindo um
valor de pressão de 12 kPa (795 ± 7 g) que é normalmente empregado para tecidos de uso
técnico. Os tecidos foram cortados em formas circulares de ∅ 38 mm e foram retirados 3
pedaços de cada amostra. Ambos os ciclos de abrasão de 5.000 e 10.000 fricções foram
realizados nas amostras. Cada amostra foi pesada em uma balança de precisão antes e depois
do teste, respectivamente, e os valores de % de perda de peso foram avaliados com precisão
após os ciclos de abrasão.
Os resultados do teste de abrasão em diferentes amostras mostram que todos os tecidos
apresentaram valores baixos de perda de massa após 5.000 ou 10.000 ciclos de
fricção. Especificamente, a % de variação de massa em 5000 ciclos de fricção foi inferior a 1%
para todas as amostras, exceto aquelas de tecidos de lã. Apenas os tecidos de lã
apresentaram valores superiores a 2% que aumentaram para cerca de 4% após 10.000 ciclos
de fricção ( Figura 3 ). A maior perda por abrasão em tecidos de lã pode ser atribuída ao seu
alto teor de umidade. Uma segunda razão é que o tecido abrasivo (tecido inferior) usado no
dispositivo Martindale é um tipo de tecido 100% lã. Consequentemente, a camada de epiderme
das fibras de lã faz com que elas se desgastem mais no atrito.
O tipo de revestimento também influenciou nos valores de abrasão, pois foi observado
que a resistência à abrasão dos tecidos diminuiu com o aumento do teor de umidade [ 25 ]. De
maneira geral, o percentual de perda de massa das amostras revestidas com SiO  2  atingiu

valores superiores em relação ao TiO  2  e BNFC. Ao mesmo tempo, a porcentagem de perda de
peso das amostras revestidas com TiO  2  foi maior do que BNFC.
As diferenças observadas podem ser explicadas pelo aumento no valor da viscosidade da
pasta de revestimento quando as nanopartículas são adicionadas, pois a perda de peso por
abrasão aumenta com o aumento dos valores de viscosidade [ 26 ] . De fato, em um estudo
anterior de tecidos de algodão revestidos com partículas de SiO  2  e Al  2  O  3  , foi determinado
que o tipo de solução usada no revestimento afetava a resistência à abrasão resultante,
enquanto a presença de partículas não desempenhava um papel significativo [ 27 ]. Após o
teste de abrasão, foi aplicado o teste de repelência à água no tecido para avaliar a perda de
SiO  2  e TiO  2  no tecido. SiO  2  e TiO 2  são partículas que podem conferir repelência à água aos
tecidos [ 28 ]. A perda total de partículas foi medida por modelagem, obtendo imagens SEM de
tecidos revestidos antes e depois da abrasão.
 

3.3. Teste de Permeabilidade ao Ar
A permeabilidade ao ar leva em conta a quantidade de ar que passa através das fibras,
fios e estrutura do tecido na unidade de pressão, por unidade de área e unidade de tempo
[ 29 ]. O teste de permeabilidade ao ar foi realizado com o dispositivo Prowhite Airtest II K008
na Mimar Sinan University Vocational School Clothing Production Technology. Os testes foram
realizados de acordo com a norma ISO 9237, em pressão de 100 Pa, área de amostra de 20
cm  2 e temperatura ambiente de 27 °C.
Os valores de permeabilidade ao ar das amostras são exibidos no gráfico mostrado
na Figura 4 . A partir dos resultados experimentais obtidos, observou-se que o tipo de tecido
com os maiores valores de permeabilidade ao ar em todas as amostras foi medido em tecidos
de lã. As segundas amostras de maior permeabilidade ao ar foram de tecidos de viscose. Os
menores valores de permeabilidade ao ar foram observados em tecidos acrílicos ( Figura 4 ). A
alta permeabilidade ao ar dos tecidos de lã pode estar relacionada à estrutura física das
fibras. Podemos atribuir a alta permeabilidade ao ar dos tecidos de viscose ao seu baixo valor
de peso ( Tabela 1 ) [ 29 ].
Em geral, após o revestimento, a permeabilidade ao ar é reduzida porque o químico de
revestimento preenche os espaços entre as fibras e os fios [ 30 ], portanto, os valores de
permeabilidade ao ar dos tecidos que não contêm produtos químicos de revestimento devem
apresentar um valor de barras roxas maior do que os que contêm eles.
De acordo com essas considerações, a viscose e o acrílico possuem barras roxas mais
altas que as demais. Os tecidos de algodão e algodão/PES foram branqueados, portanto, seus
valores de permeabilidade ao ar antes e depois do revestimento foram muito semelhantes. Ao
mesmo tempo, a lã foi pré-tratada (lavada), e os valores de permeabilidade ao ar foram
superiores às demais devido à sua estrutura física.
Em relação às diferentes partículas, os valores de permeabilidade ao ar das amostras
revestidas com dióxido de titânio foram maiores em comparação com as revestidas com
dióxido de silício. Isso é uma consequência da alta viscosidade da resina de revestimento de
dióxido de silício, bem como do tamanho de partícula maior em relação às partículas de dióxido
de titânio.
 

4. Caracterização Funcional
 

4.1. Medições de emissividade infravermelha
A emissão infravermelha dos têxteis foi caracterizada na faixa IR (8–14 μm) observando
sua evolução de temperatura sob um regime de aquecimento com uma câmera IR de matriz de
plano focal (FPA) [ 31 ] . Um método de teste padrão para medir e compensar a emissividade
usando radiômetros de imagem IR, bem como uma superfície de referência de emissividade
mais alta conhecida, foi aplicado ao conjunto de tecidos investigados. Os resultados
experimentais foram interpretados por meio da teoria da radiação de corpo negro de Plank e,
assim, a emissividade do infravermelho em diferentes temperaturas aplicadas foi recuperada.
As medições foram realizadas com uma câmera IR (COX CX320 Thermal Camera) nos
laboratórios da Universidade Sapienza. De acordo com os padrões ASTM E1933-99a para
medições de emissividade de infravermelho [ 32 ], uma tinta de grafite (Bonderite L-GP 386
Acheson) caracterizada por um valor de emissividade de infravermelho bem conhecido (corpo
preto, ε ≈ 0,98) foi empregada como amostra de referência [ 12 ].
O esquema do aparato experimental utilizado para a medição da emissividade IR é
mostrado na Figura 5. Aqui, a amostra têxtil foi colocada em contato direto com uma placa
termorreguladora equipada com módulos de aquecimento e Peltier, atuando como fonte de

aquecimento e resfriamento, respectivamente, permitindo ajustar a temperatura de 10 ° C até
uma temperatura máxima de aquecimento de 150 ° C. Ao mesmo tempo, dois termômetros de
contato (termopares tipo T) foram colocados em contato direto com a superfície da amostra e
da placa, respectivamente, para monitorar com precisão a temperatura real durante a
medição. As medições nos diferentes tecidos foram realizadas registrando imagens
termográficas em três temperaturas diferentes da placa de aquecimento (45 °C, 60 °C e 80 °C)
sempre superiores à temperatura ambiente (24 °C). Tal escolha foi feita devido ao seguinte:
(eu)
O sinal IR da amostra aquecida vem de duas fontes principais: a emitância da amostra
e o ambiente. Se a temperatura da amostra for maior que a temperatura ambiente, a
segunda torna-se desprezível e, consequentemente, o ruído na medição da
emissividade diminui.

(ii)
A diferença de pelo menos 20 °C entre a temperatura da amostra e da sala garante a
medição precisa da emissividade dos têxteis.

(iii)
Espera-se que a emissividade têxtil padrão seja constante com temperatura na faixa de
20 °C a 80 °C e em condições de baixa umidade. Portanto, é conveniente estimar a
emissividade da amostra medindo os sinais IR de amostras aquecidas em
temperaturas relativamente altas em relação à temperatura ambiente.

(4)
Apenas têxteis à base de metal [ 8 , 9 ] ou têxteis contendo materiais termocrômicos ou
de mudança de fase [ 33 ] , ou uma metasuperfície estruturada regular podem exibir
uma emissividade dependente da temperatura [ 34 ].
Ao final de cada corrida de temperatura, as imagens termográficas registradas são
processadas por meio de um software dedicado, que permite a possibilidade de selecionar as
áreas pixeladas da imagem correspondentes à amostra ou à superfície de referência. Ao
analisar a temperatura aparente lida pela câmera IR juntamente com a temperatura real lida
pelos termopares, o valor médio da emissividade pode ser eventualmente estimado.
Como exemplo, a Figura 6 mostra a comparação entre três amostras de tecido acrílico
(revestidas com SiO  2  , TiO  2  e não revestidas), que foram colocadas próximas umas das outras
para destacar as diferenças. A Figura 6a mostra a temperatura aparente dos três tecidos onde
a temperatura real medida pelo termopar foi de 45°C. A partir do mapa de cores, pode-se
observar que a amostra de acrílico sem revestimento apresenta uma cor laranja escura
correspondente a uma temperatura aparente inferior à dos têxteis revestidos. Após o
processamento dos dados, o mapa de temperatura aparente da Figura 6a pode ser
transformado no mapa de emissividade da Figura 6b , mostrando que os tecidos acrílicos
revestidos com SiO 2  e TiO  2  exibem uma superfície bastante homogênea com uma
emissividade média de 0,85 e 0,86, respectivamente, para ser comparada com o valor mais
baixo de 0,76 correspondente ao tecido acrílico não revestido (ver também Tabela 3 ) .
Para verificar que, nesses têxteis, a emissividade é quase independente da temperatura,
várias medições foram realizadas aproximadamente a 45 °C, 60 °C e 80 °C. A Figura 7 mostra
as medições de emissividade versus temperatura para as mesmas amostras investigadas
na Figura 6 . O valor de emissividade é calculado em uma área de 1 cm  2  e é medido três
vezes para cada temperatura (consulte os símbolos na Figura 7 ). Como pode ser observado
na Figura 7 , a tendência geral da emissividade vs. temperatura é quase constante na faixa de
temperatura até 80 °C, como esperado. Além disso, confirma-se que os valores médios de
emissividade variam de 0,76, correspondendo ao tecido acrílico nu ( Figura 7c), para os
maiores valores de emissividade de 0,85 e 0,86 para o tecido acrílico SiO  2  ( Figura 7 a) e
TiO  2  revestido ( Figura 7 b).
Os valores médios de emissividade medidos seguindo o procedimento descrito para todas
as amostras de tecido investigadas estão resumidos na Tabela 3 .
Os resultados experimentais obtidos mostram que os valores de emissividade das
amostras de tecido revestido aumentaram em comparação com os tecidos não
revestidos. Além disso, para tecidos de algodão e acrílico, também foi observado um ligeiro
aumento, uma vez que o revestimento nu (amostras BNFC) foi substituído pelas nanopartículas
biocerâmicas. De acordo com os resultados obtidos, o revestimento parece ser uma ferramenta
eficaz para modificar e ajustar a emissividade infravermelha resultante dos têxteis investigados,
e todos os revestimentos investigados parecem ser adequados para aplicações de modulação
de emissividade infravermelha. Note-se que os valores de emissividade encontrados para

BNFC são geralmente maiores que os de NCF devido ao fato de que a contribuição adicional
do ligante no produto químico de revestimento aumenta o valor de emissividade
[ 35 , 36]. Também é importante notar que a anisotropia da emissividade de IV ou parâmetros
térmicos não foi revelada para essas amostras [ 37 , 38 ].
 

4.2. Análise ATR-FTIR
O efeito das nanopartículas biocerâmicas nas propriedades espectrais de IV dos tecidos
resultantes foi investigado usando espectroscopia de IR de transformada de Fourier de
reflectância total atenuada (ATR-FTIR).
Em primeiro lugar, os espectros ATR-FTIR de diferentes tecidos mostrados na Figura
8 destacam como os 5 tipos de tecidos “ não revestidos ” exibem características espectrais de
infravermelho diferentes. Por um lado, tecidos à base de algodão e viscose apresentam um
forte pico de absorção em cerca de 10 μm, o que os torna absorventes e, portanto, altamente
emissivos no LWIR (valores de emissão 0,80–0,84, na Tabela 3 ) . Por outro lado, os tecidos
de acrílico e lã apresentam uma banda de absorção quase constante em toda a faixa de IV
investigada, embora seja pouco intensa e sem picos fortes evidentes. Como consequência, os
valores de emissividade medidos (ε) no LWIR são menores para tecidos 100% lã (ε = 0,75) e
100% acrílico (ε = 0,76).
Na Figura 9a , são mostrados os espectros FTIR de tecidos revestidos com TiO  2 .  Alguns
picos de vibração na faixa de comprimento de onda de 4–14 μm, que não são visíveis nas
amostras não revestidas, são atribuídos à ligação Ti-O ( Figura 9 a) [ 39 , 40 ]. Como exemplo,
na Figura 9 b, os detalhes dos gráficos ATR-FTIR de tecidos de lã revestidos com TiO  2  (linhas
sólidas) e BNFC (linhas pontilhadas) são relatados para destacar o efeito do TiO  2  nos
espectros de FTIRs. Nos espectros medidos, os picos na região de comprimento de onda de
2,88 μm (3740 cm  −1  ) são atribuídos ao grupo hidroxila (OH) do TiO  2  [ 41], enquanto o pico que
ocorre em cerca de 7,3 μm (1371–1377 cm  −1  ) nas amostras revestidas com TiO  2  é atribuído à
ligação Ti-H [ 42 ]. Finalmente, o pico em cerca de 11,8 μm (780–830 cm  -1  ) revela a ligação Ti-
O [ 43 ]. Por outro lado, o revestimento também introduziu o pico forte ocorrendo em um
comprimento de onda de 5,78 μm (1728 cm-  1  ), devido à vibração das moléculas de água
residual (HOH) [ 44 , 45 ].
Os espectros FTIR de todos os tecidos revestidos com SiO  2  são exibidos na Figura
10 a. A Figura 10 b mostra detalhes das curvas ATR-FTIR correspondentes aos tecidos
acrílicos revestidos com SiO  2  (linhas sólidas) e BNFC (linhas pontilhadas). A partir desses
gráficos, pode-se observar que o tecido revestido apresenta os picos ocorrendo em um
comprimento de onda de 9 μm e 12,7 μm que correspondem à ligação Si-O-Si (1100 cm  −1  e
786 cm  −1  ) [ 44 , 45 ]. Quanto aos tecidos revestidos com TiO  2  , podemos atribuir o pico agudo
localizado em 1726 cm  -1  às moléculas de água (HOH).
A presença de biocerâmica também afeta as características espectrais resultantes, uma
vez que os ligantes também adicionaram alguns picos característicos entre 850 e 1600 cm  -1  , o
que é claramente visível em quase todos os espectros das 10 amostras. Isso leva ao aumento
da absorção na faixa LWIR e ao consequente aprimoramento observado nas propriedades
emissivas ( Tabela 3 e Tabela 4 ).
Para encontrar uma correlação entre os valores de emissividade e os espectros de
absorbância na faixa LWIR, o aumento de emissividade Δ ε , devido ao uso de nanopartículas
biocerâmicas, é correlacionado com o aumento equivalente do espectro de absorbância
Δ A( λ) . A correlação pode ser encontrada quando a equação do espectro do corpo negro de
Planck é aplicada às propriedades de absorção/emissão do tecido biocerâmico versus o tecido
de referência (nu) da seguinte forma:
ΔεEUR=∫λminλmáximoΔ A ( λ ) ⋅2h _c2λ51exp (h cλ k T) −1dλ∫λminλmáximo2h _c2λ51exp (h cλ k T) −1dλ

(1)

onde h é a constante de Planck, k a constante de Boltzmann, c a velocidade da luz, λ  min  =
8 μm e λ  max  = 14 μm são os limites da janela de comprimento de onda operacional da câmera
IR. Ao inserir o espectro de absorbância diferencial Δ A ( λ ) medido com ATR-FTIR na
Equação (1), é possível, portanto, avaliar os valores teóricos de Δ ε que uma câmera IR deve
idealmente registrar. A partir da comparação entre as contribuições diferenciais de
emissividade Δ ε calculadas a partir dos espectros de absorbância ATR-FTIR, relatadas
na Tabela 4, e aqueles medidos com uma câmera termográfica IR ( Tabela 3 ), pode-se ver
que para muitos aditivos, há uma concordância geral dentro de uma tolerância de cerca de
±0,03, que está em concordância razoável com os erros de medição combinados para os dois
diferentes técnicas de medição. Quaisquer grandes discrepâncias podem ser explicadas

levando em consideração que as amostras não têm uma alta homogeneidade de deposição,
portanto, os resultados podem diferir se as medições forem realizadas em diferentes posições
das amostras de tecido.
Correlações locais entre o conteúdo de nanopartículas biocerâmicas, a emissividade IR e
as propriedades acústicas e mecânicas dos têxteis podem ser encontradas usando outras
técnicas experimentais resolvidas espacialmente e no tempo [ 46 , 47 , 48 ].
 

5. Conclusões
Na tentativa de maximizar a radiação infravermelha absorvida por nossos corpos, fios e
tecidos com propriedades emissivas peculiares são investigados e desenvolvidos, bem como
vendidos para aplicações comerciais. No presente artigo, delineamos nossa investigação
experimental de 5 tecidos compostos por diferentes matérias-primas/fios. Dois revestimentos
biocerâmicos diferentes, baseados em TiO  2  e SiO  2 nanopartículas, foram adicionadas à
superfície do tecido, e ambas as suas propriedades estruturais e emissivas, antes e depois do
revestimento, foram caracterizadas experimentalmente. Usando micrografias SEM, foi possível
observar que as nanopartículas biocerâmicas foram enxertadas com eficiência nos tecidos; no
entanto, efeitos de agregação também foram encontrados. Além disso, a estabilidade mecânica
dos tecidos foi testada por meio do teste de abrasão. De acordo com os resultados
experimentais, as perdas de peso foram maiores nos revestimentos de lã, enquanto foram
bastante baixas para todos os outros revestimentos, mostrando uma boa adesão mecânica do
revestimento ao tecido. O tecido de lã também apresentou a maior permeabilidade ao ar,
enquanto os menores valores de permeabilidade ao ar foram observados para os tecidos
acrílicos. Após a caracterização estrutural, as propriedades emissivas de IV foram investigadas
usando micrografias térmicas e interferometria ATR-FITR. Os resultados foram consistentes,
mostrando que os pós biocerâmicos adicionados ao tecido modulam eficientemente a
emissividade IR na faixa de comprimento de onda investigada (8–14 mícrons), já que os
aditivos biocerâmicos aumentam os valores de emissividade na faixa IR. Os resultados obtidos
abrem potenciais aplicações para melhorar a saúde corporal e o conforto térmico, mas também
na agricultura, para acelerar o crescimento das plantas, conforme recentemente demonstrado
nas Referências [4 , 5 ]. Vale ressaltar que o procedimento de adição de nanopartículas
biocerâmicas pode ser realizado a um custo relativamente baixo, sem aumento significativo nos
custos totais de produção desses tecidos inteligentes em comparação aos padrões disponíveis
comercialmente.