Al sumergir la madera en una mezcla de productos químicos y luego comprimirla y calentarla, los investigadores han creado un material que es más fuerte que el acero, escribe Sid Perkins para Scientific American .
contenido relacionado
- Al igual que la piel de pulpo, este nuevo material va de 2D a 3D en segundos
- ¿Es el hongo el material del futuro?
Los científicos de materiales han estado trabajando durante décadas: exprimiendo madera, enfriándola y pasándola a través de rodillos, tratándola con amoníaco o vapor, todo en nombre de la creación de un material fuerte y resistente hecho de un recurso relativamente renovable. La nueva madera es tres veces más densa que la madera natural y 12 veces más fuerte, informan los investigadores en un nuevo estudio publicado en la revista Nature .
"Las maderas blandas como el pino o la balsa, que crecen rápido y son más respetuosas con el medio ambiente, podrían reemplazar a las maderas de crecimiento más lento pero más densas como la teca, en muebles o edificios", dice Liangbing Hu, científico de materiales en la Universidad de Maryland, College Park y uno de los autores del estudio, según un comunicado de prensa.
Otros métodos para "densificar" la madera producen material que tiende a expandirse de nuevo hacia su tamaño y forma originales cuando la humedad golpea, dice Perkins. El nuevo enfoque mejora la madera de una manera resistente a la humedad al crear un resultado final más uniformemente denso.
"Este tipo de madera podría usarse en automóviles, aviones, edificios, cualquier aplicación en la que se use acero", dice Hu a David Grossman, en un informe de Popular Mechanics . Los rascacielos del futuro podrían incluso construirse a partir de madera.
El proceso comienza remojando la madera en un baño de hidróxido de sodio y sulfato de sodio. Estos dos productos químicos trabajan juntos para eliminar parcialmente la lignina y la hemicelulosa, dos polímeros que hacen que las paredes celulares de las plantas sean rígidas. Críticamente, los químicos dejan intacta gran parte de la celulosa, un tercer polímero. Las paredes de las celdas de madera se vuelven menos rígidas y más porosas. Luego, el investigador presionó la madera mientras la calentaba a unos 100 grados centígrados. La madera tiene muchos canales naturales llamados luminas que corren en la dirección del crecimiento. Estos canales y las paredes celulares colapsan durante la parte de calor y compresión del proceso de los investigadores y se forman nuevos enlaces de hidrógeno entre las moléculas de celulosa, endureciendo el material.
El resultado final, como se ve bajo un microscopio, son capas de madera compactadas, informaron los investigadores en su artículo. El material final tiene aproximadamente un quinto del grosor de su tamaño original pero tres veces la densidad.
Luego, los investigadores sometieron su madera densificada a una batería de pruebas para medir sus propiedades mecánicas. Probaron su capacidad para soportar una carga. Probaron su rigidez, su resistencia a la tracción (qué tan bien soporta las fuerzas de tracción) y qué tan bien podría flexionarse. En general, el resultado fue una pieza de madera áspera y caída. En una prueba de humedad, la madera solo se hinchó alrededor de 8.4 por ciento, sin dejar de ser resistente.
También dispararon un proyectil de acero contra la madera con una pistola de aire balístico. Cinco capas del material juntas detuvieron una bala que se movía a la velocidad que un automóvil podría ser antes de una colisión, informa Mark Zastrow para Nature .
Los resultados fueron impresionantes, pero no suficientes para convencer a algunos expertos. Zastrow habló con Fred Kamke en la Oregon State University que no participó en la nueva investigación. Kamke señaló que 24 capas de madera de álamo densificada pudieron detener una bala de 9 mm disparada a 25 pies sin requerir tratamiento químico. "Estos otros métodos son probablemente mucho menos costosos que una ebullición de siete horas en una solución cáustica", dice.
Pero Hu y sus colegas están avanzando con su "súper madera", informa Stu Borman para Chemical & Engineering News . Una empresa spin-off llamada Inventwood espera comercializar la tecnología y ver un futuro de vehículos, aviones, contenedores de envío, pisos, armaduras y más construidos con madera hervida, tratada y comprimida que es más fuerte que el acero.
