13 de marzo de 2018
13.03.2018
Ciencia

Llega la "nanomadera"

Científicos diseñan un nuevo material de construcción resistente, aislante y biodegradable

13.03.2018 | 17:17
La "nanomadera".

Los científicos han diseñado un material aislante del calor hecho de madera que es a la vez liviano y fuerte y está hecho completamente de fibras minúsculas de madera procesada.

La llamada 'nanowood' ('nanomadera' en inglés), descrito en la revista 'Science Advances', podría algún día ser utilizado para construir edificios con mayor eficiencia energética. Es barato y biodegradable, también.

"La naturaleza está produciendo este tipo de material", dijo el autor principal Liangbing Hu, un científico de materiales e ingeniero de la Universidad de Maryland en College Park.

La gestión del calor es un problema importante en las ciudades que construimos. Es difícil mantener el calor en el interior durante el invierno y mantenerlo al aire libre durante el verano. Los materiales aislantes actualmente en uso a menudo son muy costosos de fabricar, tanto en términos de dinero como de energía. Por lo general, no son biodegradables y, en última instancia, contribuyen a nuestros vertederos en crecimiento. Así que los científicos han estado tratando de encontrar opciones más baratas y más amigables con el medio ambiente.

Hu ha estado investigando las propiedades de las celulósicas de nanocelulosa, a escala nanométrica, el carbohidrato fuerte en las paredes celulares de las plantas que permite que los troncos de los rboles crezcan fuertes y altos. En estas escalas increíblemente pequeñas, las fibras de celulosa pueden adquirir características notables, incluida una relación resistencia/peso que es aproximadamente ocho veces mayor que la del acero.

Hu y su equipo ya han desarrollado un material fuerte y denso que denominaron supermadera, en parte eliminando parte de la lignina de la madera, un polímero complejo que contiene celulosa en la madera, casi como pegamento, y hemicelulosa, otro componente del tejido leñoso.

Pero para este proyecto, Hu y sus colegas eliminaron toda la lignina y la mayor parte de la hemicelulosa. La lignina es muy buena conduciendo calor, lo que significa que sería un terrible aislante. Sin toda esa lignina, el material leñoso se volvió blanco puro, lo que le permite reflejar la luz entrante en lugar de absorberla (lo que también ayuda a bloquear el calor).

El secreto de los poderes aislantes de nanomadera radica en parte en su estructura. La espuma de poliestireno es isotrópica: básicamente se ve igual desde cualquier ángulo. Pero la 'nanowood' es anisotrópica: las fibras se agrupan en paralelo, por lo que se ve muy diferente desde diferentes ángulos. El calor puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo por las fibras con facilidad, pero no puede atravesarlas fácilmente, particularmente debido a los espacios de aire que quedan después de que se eliminó todo el relleno leñoso (lignina y hemicelulosa).

Los científicos descubrieron que la 'nanowood' era tan buen aislante como Styrofoam, un poco mejor, incluso. También superó con creces a otros materiales.

Además de eso, esta nanomadera también es liviano y podía soportar presiones de 13 megapascales. Eso es aproximadamente 50 veces más alto que los aislantes como la espuma de celulosa y más de 30 veces mayor que el más fuerte de los materiales de aislamiento térmico utilizados comercialmente, dijeron.

"A nuestro saber y entender, la fortaleza de nuestro 'nanowood' representa el valor más alto entre los materiales súper aislantes disponibles", escribieron los autores del estudio.

Mejor aún, la nanocelulosa está fácilmente disponible y es relativamente barata de procesar, lo que puede costar tan poco como 7,44 dólares por metro cuadrado. La clave para mantenerlo sostenible, añadió Hu, sería cultivar árboles de crecimiento rápido. En las condiciones adecuadas, las bacterias pueden comerlo, lo que lo hace biodegradable.

"Cuando el grosor es inferior a 1 milímetro, la lámina de 'nanowood' puede enrollarse y plegarse, por lo que es adecuada para escenarios que requieren flexibilidad, como tuberías en fábricas de productos químicos y centrales eléctricas", escribieron los autores.

Hu dijo que un material biodegradable tan fuerte, liviano y térmicamente aislante podría tener una gran cantidad de usos futuros. Podría usarse para construir rascacielos, fabricar automóviles e incluso proteger los componentes electrónicos sensibles al calor, ya sea en la Tierra o en el espacio.

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