Este documento describe las aplicaciones de la biomimética en la industria textil, incluyendo superficies auto-limpiantes, hidrodinámicas, fibras coloreadas estructuralmente, aislación térmica, absorción de energía solar, ventilación adaptativa, sistemas de adhesión, fibras resistentes y diseños inspirados en la naturaleza. También analiza la situación de la investigación y desarrollo en biomimética a nivel mundial y en Argentina.

1. Biomimética aplicada a los
textiles
Paula Croci
UNT FRBA
2012

2. ¿Qué es la biomimética?
 Es el estudio de los mecanismos,
funciones y estructuras naturales,
para aplicarlos en la resolución de
problemas.
 El concepto es tan antiguo como los
primeros humanos, que imitaban el
comportamiento de los animales para
cazar, refugiarse y sobrevivir.
 El investigador Otto H. Schmitt,
introdujo el término en un contexto
científico por primera vez en 1963.

3. Biomimética y sustentabilidad:
qué imitar de la naturaleza.
 Funcionalidad a través del
diseño: utilización de bloques
básicos de construcción.
 Condiciones de manufactura:
bajas condiciones de energía,
temperatura y presión ambiente.
 Estructuras multifuncionales y
adaptativas: realizar varias
funciones, permite optimizar el
uso de recursos.

4. Métodos de aplicación (1)
 Bottom-up
Análisis del sujeto natural
Síntesis (entender los principios)
Abstracción del modelo biológico
Implementación técnica

5. Métodos de aplicación (2)
 Top-down
Problema técnico
Búsqueda de analogías biológicas
Identificación de los principios apropiados
Abstracción (independencia del modelo biológico)
Estudio de viabilidad técnica y prototipado
Mejora del producto

6. Biomimética en la industria
textil: antecedentes
 Imitación de las fibras naturales:
◦ Viscosa (1894), conocida como “seda
artificial”.
◦ Poliamida (1939), la primera imitación
química de la seda.
◦ Acrílico (1944), primera “lana artificial”.
 Velcro (1941)
Imitación de abrojos
o flores del cardo,
Ideada por
George de Mestral

7. Biomimética en la
industria textil:
aplicaciones

8. Superficies funcionales: auto
limpiantes
 Imitan la superhidrofobicidad de las hojas del loto
 Ésta se debe a las células epidérmicas de las hojas que
forman nano estructuras rugosas donde las gotas de
agua resbalan, arrastrando los contaminantes de la
superficie.
 Repelencia al agua y manchas, menos frecuencia de
lavado. No se afecta la respirabilidad y tacto de la tela.
 Marcas comerciales: Aquapel
(Nanotex), NanoSphere(Schoeller), Green Shield y
Mincor (BASF).

9. Superficies funcionales:
hidrodinámicas
 Imitan la estructura de la piel del tiburón, formada
por dentículos con ranuras longitudinales que
permiten que el agua se mueva de forma eficiente
sobre su superficie.
 Speedo creó el traje de baño Fastskin, que reduce la
fricción por arrastre en un 4%
 Otras aplicaciones: barcos y aviones

10. Sistemas ópticos: fibras coloreadas
estructuralmente (1)
 Imitación de la estructura de las alas de la
mariposa Morpho Menelaus.
 Su color se debe a capas de micro escamas,
que causan fenómenos de interferencia y
difracción, produciendo una variedad de
colores.

11. Sistemas ópticos: fibras coloreadas
estructuralmente (2)
 Teijin Fibers desarrolló la fibra Morphotex, con
una hilatura especial. Posee capas de PET
recuperado y poliamida, de entre 70 y 84 nm de
espesor.
 Kuraray Corp. creó la tela Diphorl, con fibras
bicomponentes de poliéster con un corte
transversal rectangular.
 No se utilizan pigmentos,
ni tintes, por lo que se
ahorra energía.
El color no se degrada.

12. Sistemas ópticos: fibras con
reflexión reducida
 Imitación de la estructura de los ojos de la
polilla, que posee microtiquias, protuberancias
muy pequeñas de 200 nm de espesor, que
disminuyen la reflexión de la luz.
 Kururay Corp. creó la fibra Clavella, con
microcráteres creados mediante el uso de
nanotecnología. Se consiguen colores más
intensos en poliéster sin usar gran cantidad
tintes.

13. Aislación térmica (1)
 Imitación de la estructura de la piel y
plumas de los pingüinos.
 Minimizan la pérdida
de calor atrapando aire
entre sus plumas.
Al momento de nadar,
se libera el aire y la
superficie se compacta
para repeler el agua.

14. Aislación térmica (2)
 N. & M.A. Saville Associates creó un sistema
textil con la intención de aplicarlo a
uniformes militares.
 Gore Tex comercializa Airvantage, un
sistema que permite incorporar aire a las
camperas para aumentar la aislación.

15. Absorción y conversión de
energía solar (1)
 Imitación del pelaje del oso polar,
consistente en pelos gruesos de 100 a 150
micrones de diámetro y una capa densa de
pelos finos de 25 a 75 micrones de diámetro.
Todos ellos unidos a una capa de piel negra
de 1 mm de espesor.
 La absorción y transformación de la energía
solar se debe a los pelos más gruesos, huecos,
que actúan como
una fibra óptica.

16. Absorción y conversión de
energía solar (2)
 La piel negra impide la liberación del calor.
 El instituto alemán ITV Denkendorf realizó
un colector de calor solar utilizando fibras
textiles.
 Esta tecnología es comercializada por
Solarengie Stefanakis, una empresa
fabricante de sistemas de recolección solar.

17. Ventilación adaptativa (1)
 Imitación de las piñas de los árboles, cuyo
tejido estructural se modifica con la
humedad relativa ambiente.
 El tejido posee dos capas, una activa que se
expande longitudinalmente con la
humedad, y otra inactiva que permanece
inalterada; de modo que se produce una
curvatura de las escamas de la piña.

18. Ventilación adaptativa (2)
 MMT Textiles creó un sistema textil aplicando
este principio y está en vías de comercializarlo.
 Nike creó prendas bajo el nombre Sphere Macro
React.
 Schoeller comercializa una membrana llamada c-
change.

19. Ventilación adaptativa (3)
 Imitación de los estomas de las hojas,
encargados del intercambio de gases y agua
en las plantas.
 Stomatex es una tecnología que utiliza un
patrón de cámaras de vapor en formas de
domo con un pequeño poro para liberarlo.

20. Sistemas de adhesión (1)
 Imitación de la estructura de las patas del
gecko, con miles de terminales que se unen a
las superficies por fuerzas de Van der Waals.
 Están constituidas por una estructura
jerárquica de lamelas, setas y espátulas.

21. Sistemas de adhesión (2)
 Se aplica en cintas de adhesión
seca, limpia y reversible.
 Las más eficientes, están
elaboradas con nanotubos de
carbono; aunque se han fabricado
también con siliconas, poliamida
y poliuretano.

22. Fibras más resistentes: seda
de araña (1)
 Las sedas de araña, son filamentos de
biopolímeros de proteínas; hilados a
temperatura y presión ambiente.
 La araña produce diferentes tipos de seda
según la necesidad.
Glándula Uso
Ampulácea mayor Líneas primarias, encuadre de la tela
Ampulácea menor Construcción de la tela
Piriforme Ligadura
Acinoforme Envoltura de las presas
Cilíndirca Capullos
Agregada Seda pegajosa para atrapar presas
Flageliforme Seda espiral donde se pegan las presas

23. Fibras más resistentes: seda
de araña (2)
 La seda de la ampulácea
mayor, tiene la misma resistencia
que el Kevlar, pero mayor
elongación.
 Nexia Biotechnologies, desarrolló
Biosteel, con la proteína de la
leche de cabras a las que se les
insertó un gen de la araña.
 El desafío es la imitación del
sistema de hilatura que poseen
estos animales.

24. Diseño (1)
 Imitación del caparazón del pangolín, con
escamas que se superponen como tejas para
protegerse del exterior.
 Cyclus, una empresa colombiana, diseñó una
línea de bolsos y carteras inspirada en el
pangolín. Utilizan neumáticos como materia
prima.

25. Diseño (2)
 Imitación de patrones naturales como suelos
de bosques y fondos de ríos.
 La empresa de alfombras Interface, tiene una
línea llamada Entropy de módulos basados
en patrones naturales.
 Se fabrican con materiales
reciclados y permiten
intercambiar sólo los
módulos que no sirvan,
sin que se note la
diferencia.

26. Futuras aplicaciones
 Blancos más puros: escarabajo
Cyphochilus.
 Colores sin tintes ni pigmentos:
loros y jilgueros americanos.
 Polímeros biodegradables: bacterias
productoras de poliéster.
 Mayor resiliencia: alas de
escarabajos.
 Superficies que repelen amoníaco:
pez Misgurnus anguillicaudatus.

27. Situación de la I&D en el
mundo (1)
 Biomimicry Institute: es una
institución co-creada por Janine
Benyus. Ofrecen talleres y
charlas, y proyectan incorporar
la biomimética a la educación
secundaria y universitaria.
 En 2008 lanzaron asknature.org,
una base de datos de organismos
y funciones biológicas con ideas a
imitar.

28. Situación de la I&D en el
mundo (2)
 De acuerdo a la Red de Conocimiento
del Institute for Scientific
Information, el número de papers
relacionados con la biomimética se ha
incrementado notablemente desde los
90.

29. Situación de la I&D en el
mundo (3)
 El Reino Unido posee desde 2002 una red
llamada BIONIS (The Biomimetics
Network for Industrial Sustainability),
conformada por universidades y empresas
para difundir la biomimética.
 En Alemania se fundó en 2001 BIOKON
(Bionics Competence Network), que
registra el desarrollo de mercado,
organización y
transferencia de
conocimiento sobre
el tema.

30. Situación de la I&D en el
mundo (4)
 En 2006 se lanzó un journal
especializado, Bioinspiration &
Biomimetics.
 En marzo de 2011 se realizó la
primera convención
internacional sobre biomimética,
organizada por BIOKON, en
Berlín.

31. Situación de la I&D en
Argentina
 No se encuentra tan extendido el tema
como en el resto del mundo.
 En la web del CONICET se encuentran
algunos investigadores argentinos que
participaron en:
◦ Estudio del batimiento de las alas de pequeños
insectos para aplicar a mini vehículos
robóticos.
◦ Estudio de la interacción de lípidos y proteínas
en el hígado.
◦ Estudios sobre nanorecubrimientos
biomiméticos.
 La Lic. En Cs. Químicas, Delia Bernik
publicó en un libro del MinCyT, un
capítulo sobre Química, biomimética y
sensores.

32. Aspectos a tener en cuenta
 Es fundamental para la aplicación
de la biomimética mejorar los
siguientes aspectos:
◦ Colaboración entre ingeniería y
ciencias naturales
◦ Alianzas entre empresas y
universidades
◦ Establecimiento del tema en los
sistemas educativos
◦ Destacar el rol de los museos donde se
encuentran información de los
especímenes biológicos

33. Conclusiones
 La aplicación de la biomimética es
importante dada la necesidad de
impulsar el desarrollo
sustentable, permite ahorrar
materiales y energía, y reducir
nuestra huella ecológica.
 Es fundamental la educación de
diseñadores e ingenieros para que
incorporen estos conceptos en
sus creaciones.