Com o início do tempo frio, milhões de pessoas tiram os seus casacos de inverno, sem pensar que por detrás deste artigo habitual do guarda-roupa estão as leis da física, formuladas há séculos, e as conquistas da ciência moderna dos materiais. Os físicos afirmaram que a eficiência dos casacos modernos se baseia no controlo dos três mecanismos clássicos de transferência de calor – condução de calor, convecção e radiação térmica – mantendo ao mesmo tempo a capacidade do tecido de “respirar”. A notícia é avançada pelo portal The Conversation.
Os próprios princípios físicos são há muito conhecidos pela ciência. Já no século XVIII, Isaac Newton descreveu o arrefecimento convectivo e, no século XIX, Joseph Fourier estabeleceu as bases matemáticas da condução do calor. No final do mesmo século, os trabalhos de Josef Stephan e Ludwig Boltzmann, seguidos pela investigação de Max Planck, deram forma à compreensão moderna da radiação térmica. No entanto, como sublinham os especialistas, a revolução não teve lugar na teoria, mas nos materiais.
A principal tarefa de um casaco de inverno é abrandar a perda de calor do corpo. A condução do calor é combatida pelo isolamento: as penugens e as fibras sintéticas modernas retêm o ar em “bolsas” microscópicas, aumentando o trajeto que o calor tem de percorrer antes de poder sair. Nos últimos anos, foram adicionados materiais porosos ultraleves, como os aerogéis, que permitem reter o calor mesmo em camadas finas.
Igualmente importante é a proteção contra a convecção.
O vento pode destruir a fina camada de ar quente à superfície do corpo, aumentando drasticamente o arrefecimento. As camadas exteriores densas dos casacos, os tecidos laminados e os punhos, golas e costuras inteligentemente concebidos evitam este efeito, mantendo uma almofada de ar estável à volta do corpo.
Um papel distinto é desempenhado pela radiação térmica – as ondas infravermelhas invisíveis que o corpo emite constantemente. Os casacos modernos utilizam camadas reflectoras e padrões microscópicos que devolvem parte desta radiação ao corpo. Ao fazê-lo, os engenheiros evitam revestimentos metálicos sólidos que interfeririam com a evaporação da humidade. Em vez disso, utilizam estruturas pontuais ou de malha que combinam a reflexão do calor e a respirabilidade.
A chave para reter o calor continua a ser a secura. Se a humidade ficar retida no interior do casaco, o isolamento perde as suas propriedades e o calor começa a escapar mais rapidamente. Por isso, os modelos modernos combinam tecidos interiores que absorvem a humidade, elementos de ventilação e membranas com poros que permitem a passagem do vapor de água, mas retêm a água e a neve.
Segundo os cientistas, o futuro do vestuário de inverno reside nos materiais adaptáveis. Os investigadores já estão a trabalhar em tecidos que podem abrir e fechar automaticamente canais de microventilação em função da humidade e da temperatura, bem como em isolantes que mudam de volume em resposta ao ambiente. Estas soluções poderão aproximar o vestuário de sistemas de termoregulação “inteligentes” que se ajustam às condições sem intervenção humana.
