La innovación transforma el mundo
En el ámbito del aislamiento térmico, el aerogel se considera desde hace tiempo uno de los materiales sólidos con menor conductividad térmica. A menudo descrito como «humo sólido», se ha consolidado como un referente en aislamiento térmico de alto rendimiento.
Sin embargo, el aerogel presenta un importante punto débil: la fragilidad.
Su porosidad extremadamente elevada contribuye a una conductividad térmica excepcionalmente baja, pero también implica una resistencia mecánica limitada. Los aerogeles convencionales pueden fracturarse al someterse a flexión o presión y plantean importantes dificultades en operaciones de corte, costura y otros procesos de transformación.
Por ello, durante casi un siglo, investigadores y profesionales del sector han buscado un material aislante capaz de ofrecer un rendimiento térmico comparable al del aerogel, manteniendo al mismo tiempo la flexibilidad y la facilidad de procesamiento de un tejido.
El desarrollo de Y-Warm ha convertido esta posibilidad en realidad.
I. ¿Qué es Y-Warm?
Y-Warm es un material aislante térmico flexible con una estructura de celdas cerradas a escala nanométrica, desarrollado por Y-Warm Technologies Co., Ltd.
Su desarrollo comenzó con la puesta en marcha del proyecto en 2013. En 2017, el equipo de investigación desarrolló con éxito lo que la empresa describe como el primer material aislante térmico flexible del mundo con una estructura de celdas cerradas a escala nanométrica. La validación técnica se completó en 2019, seguida del inicio de la producción a escala comercial y de su introducción en el mercado en 2021.
Desde la perspectiva de la ciencia de los materiales, el avance fundamental de Y-Warm reside en su estructura.
Mediante una tecnología polimérica flexible de celdas cerradas a escala nanométrica, el equipo de investigación superó la fragilidad habitualmente asociada a los materiales convencionales a base de gel. Y-Warm mantiene una conductividad térmica extremadamente baja, a un nivel comparable al del aerogel, y combina flexibilidad con facilidad de procesamiento: puede coserse y lavarse a máquina.
El equipo de investigación y desarrollo resume estos logros técnicos en tres «primicias mundiales».
La primera es haber superado la fragilidad, una de las limitaciones mecánicas que desde hace tiempo afectan a los materiales nanoporosos.
La segunda es haber combinado una estructura de aislamiento térmico de celdas cerradas con permeabilidad al vapor de agua y secado rápido.
La tercera es haber hecho posible la aplicación de la tecnología de aislamiento de baja conductividad térmica a productos para climas fríos, como la ropa y el calzado de invierno.
II. ¿Cómo proporciona aislamiento térmico Y-Warm?
El rendimiento térmico de los materiales aislantes porosos se basa, fundamentalmente, en su capacidad para limitar la transferencia de calor a través del gas atrapado en sus poros. Este es uno de los principios clave que permiten a los aerogeles alcanzar una conductividad térmica excepcionalmente baja.
Y-Warm se basa en un principio similar, aunque su estructura interna es distinta de la del aerogel.
Las observaciones mediante nanotomografía computarizada (Nano-CT) y microscopía electrónica de barrido (SEM) revelan una estructura interna similar a un panal. Las paredes de los poros tienen un espesor nanométrico de aproximadamente 20–280 nm y rodean celdas cerradas independientes de escala micrométrica, con diámetros aproximados de 30–190 μm.
En los materiales aislantes porosos, limitar el movimiento del gas dentro de los poros desempeña un papel importante en la reducción de la transferencia de calor. La estructura de celdas cerradas independientes de Y-Warm restringe el movimiento interno del gas y la convección, reduciendo así la transferencia de calor a través del material.
Al mismo tiempo, las paredes delgadas de los poros contribuyen a reducir la densidad del material y a limitar la conducción térmica a través de la matriz sólida, favoreciendo una elevada eficiencia aislante.
Además, la superficie texturizada a escala micrométrica aumenta significativamente el área superficial específica. Esto contribuye a una elevada emisividad y confiere al material características adicionales de radiación térmica en la región del infrarrojo lejano.
III. Datos de rendimiento
Espesor y rendimiento térmico
Tomando YW-01 como ejemplo, el material tiene un espesor de tan solo 0,7 mm. Al incorporarse a un producto terminado, puede aumentar la temperatura percibida en aproximadamente 10 °C bajo condiciones de ensayo especificadas.
Intervalo de temperaturas de uso
El material puede utilizarse a temperaturas comprendidas aproximadamente entre −50 °C y 150 °C, aunque algunas especificaciones tienen un límite superior de uso de 120 °C.
Gestión de la humedad y secado rápido
Su capacidad de absorción de agua es aproximadamente el doble de la del tejido estándar de referencia, y su velocidad de evaporación también es aproximadamente el doble de la de la muestra de referencia. Incluso cuando está completamente saturado, el material puede secarse de forma natural a temperatura ambiente en aproximadamente una hora.
Rendimiento antibacteriano y seguridad
Y-Warm incorpora un agente antibacteriano concebido teniendo en cuenta aspectos ambientales y diseñado para mantener su eficacia tras lavados repetidos. El material también ha superado ensayos relativos a las sustancias extremadamente preocupantes (SVHC) en el marco de REACH de la Unión Europea.
Ligereza
Y-Warm tiene una masa por unidad de superficie de aproximadamente 38–70 g/m². Incluso un rollo de 150 cm de ancho puede manipularse fácilmente por una sola persona. Según la aplicación y el sistema de materiales al que sustituya, es posible reducir el peso hasta aproximadamente un 75 %.
Y-Warm es un material ultrafino con una superficie microtexturizada. Por ello, determinar con precisión el valor absoluto de su conductividad térmica mediante métodos de medición estándar desarrollados para materiales convencionales puede resultar difícil. Los valores medidos pueden variar en función del método y de las condiciones de ensayo.
Por este motivo, la baja conductividad térmica y las elevadas prestaciones aislantes de Y-Warm se evalúan actualmente combinando distintos métodos de ensayo y valores de referencia, en lugar de depender de una sola medición.
IV. Y-Warm frente al aerogel: ¿alternativa o complemento?
Describir Y-Warm como una «alternativa al aerogel» exige considerar la aplicación concreta. No significa que Y-Warm sea superior al aerogel en todos los aspectos.
Los dos materiales difieren significativamente en su composición, estructura interna, propiedades mecánicas y aplicaciones previstas.
Los aerogeles de sílice convencionales están compuestos principalmente por dióxido de silicio inorgánico y presentan una estructura nanoporosa tridimensional. Ofrecen un rendimiento aislante excepcional, pero suelen ser frágiles en su forma monolítica. Las tecnologías de aislamiento basadas en aerogel se utilizan ampliamente en aplicaciones exigentes en las que un alto rendimiento térmico es esencial, como el sector aeroespacial, los oleoductos y gasoductos y la gestión térmica de baterías.
Y-Warm, en cambio, se basa en polímeros orgánicos y presenta paredes de los poros de escala nanométrica que rodean celdas cerradas independientes de escala micrométrica. Además de flexibilidad y resiliencia, ofrece permeabilidad al vapor de agua y secado rápido. Estas características lo hacen adecuado para más de 20 ámbitos de aplicación a baja y media temperatura, entre ellos prendas de vestir, tiendas de campaña, calzado, ropa de cama, interiores de automóviles y construcción.
Más concretamente, Y-Warm puede ser una alternativa práctica al aerogel en aplicaciones a baja y media temperatura en las que la flexibilidad, la permeabilidad al vapor de agua y la facilidad de procesamiento sean requisitos esenciales.
Sin embargo, en el aislamiento térmico a alta temperatura, el aerogel sigue desempeñando un papel importante y, en muchas aplicaciones, difícil de sustituir.
Y-Warm aporta no solo otro material aislante, sino también un enfoque diferente del aislamiento térmico: lograr una elevada eficiencia aislante con un espesor mínimo.
Los materiales aislantes convencionales para climas fríos suelen recurrir al espesor y a una estructura voluminosa y esponjosa para atrapar aire y reducir la pérdida de calor. Y-Warm utiliza, en cambio, su fina estructura de celdas cerradas para limitar la transferencia de calor sin depender principalmente del volumen.
Este enfoque lleva la protección frente al frío más allá del principio tradicional de «más grosor para abrigar más» y ofrece una nueva opción de aislamiento más ligera, más delgada y potencialmente más eficiente en el uso de los recursos en una amplia variedad de aplicaciones, desde la ropa y los edificios hasta la movilidad.
Preguntas frecuentes
¿Puede Y-Warm sustituir al aerogel en todas las aplicaciones?
No. Puede ser una alternativa práctica en aplicaciones a baja y media temperatura que requieran flexibilidad, permeabilidad al vapor de agua y facilidad de procesamiento. En el aislamiento a alta temperatura, el aerogel sigue siendo importante y, en muchas aplicaciones, difícil de sustituir.
¿Cómo contribuye la estructura de celdas cerradas al aislamiento térmico?
Las paredes, con un espesor aproximado de 20–280 nm, rodean celdas cerradas independientes con diámetros aproximados de 30–190 μm. La estructura limita el movimiento del gas y la convección dentro de las celdas, mientras que las paredes delgadas contribuyen a limitar la conducción térmica a través de la matriz sólida.
¿Qué significa aumentar la temperatura percibida unos 10 °C con un espesor de 0,7 mm?
El dato corresponde a YW-01 incorporado a un producto terminado: bajo condiciones de ensayo especificadas, puede aumentar la temperatura percibida en aproximadamente 10 °C. El resultado está vinculado a esas condiciones y a su aplicación en el producto terminado.
¿Qué capacidad de absorción y secado tiene Y-Warm?
La capacidad de absorción de agua es aproximadamente el doble de la del tejido estándar de referencia, y la velocidad de evaporación es aproximadamente el doble de la de la muestra de referencia. Incluso completamente saturado, el material puede secarse de forma natural a temperatura ambiente en aproximadamente una hora. Y-Warm combina, además, permeabilidad al vapor de agua y secado rápido.
¿Por qué se evalúa la conductividad térmica de Y-Warm con varios métodos?
Su espesor muy reducido y su superficie microtexturizada pueden dificultar la determinación precisa del valor absoluto de la conductividad térmica mediante métodos estándar desarrollados para materiales convencionales. Como los resultados pueden variar según el método y las condiciones de ensayo, la evaluación combina varios métodos de ensayo y valores de referencia.
