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Los investigadores crean una 'supermadera' que podría rivalizar con el acero


Una nueva forma de tratar la madera podría transformar un material orgánico aparentemente "ordinario" en un recurso súper fuerte. Los ingenieros de la Universidad de Maryland desarrollaron un proceso que hace que la madera tratada sea 12 veces más resistente que la madera natural y 10 veces más resistente. Los investigadores también creen que es comparable, si no más fuerte, que muchas aleaciones de titanio, y es un recurso significativamente más barato.

Liangbing Hu de la escuela de ingeniería de la UMD dirigió el equipo y la investigación publicada en la edición más reciente de Naturaleza. Hu también se desempeña como profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales y también es miembro del Maryland Energy Innovation Institute.

"Esto podría ser un competidor del acero o incluso de las aleaciones de titanio, es muy fuerte y duradero. También es comparable a la fibra de carbono, pero mucho menos costoso", dijo Hu.

Pero, ¿qué tan difícil es? Para probar la madera, el equipo le disparó balas falsas para ver cómo resistía un golpe. El proyectil atravesó la madera natural, pero la madera tratada detuvo la bala antes de que pudiera atravesarla.

Para crear tal resistencia en el material, los investigadores comprimieron las fibras eliminando polímeros particulares dentro de maderas tradicionalmente más blandas. Sin embargo, en lugar de intentar transformar radicalmente la composición química de la madera, el equipo utilizó métodos relativamente simples. Hirvieron diferentes tipos de madera como el roble en una solución de hidróxido de sodio y sulfito de sodio durante más de 7 horas. Esa solución mantuvo intacta la celulosa pero dio más espacio a la estructura porosa de la madera.

Luego, el equipo tomó esa madera y la presionó a 100 grados centígrados durante un día entero. La tabla de madera resultante era un 20 por ciento más delgada pero tres veces más densa que la tabla inicial. Antes de este estudio, la mayoría de los otros proyectos que probaron teorías similares solo dieron como resultado fortalezas tres o cuatro veces más fuertes. La madera del estudio de UMD era casi 12 veces más resistente que la madera original.

"Es tan fuerte como el acero, pero seis veces más liviano. Se necesita 10 veces más energía para fracturarse que la madera natural. Incluso se puede doblar y moldear al comienzo del proceso".

"Es fuerte y resistente, que es una combinación que no se suele encontrar en la naturaleza", dijo Teng Li, co-líder del equipo y profesor asociado de ingeniería mecánica Samuel P. Langley en la Escuela Clark de la UMD. Su equipo midió las propiedades mecánicas de la madera densa. "Es tan fuerte como el acero, pero seis veces más liviano. Incluso se puede doblar y moldear al comienzo del proceso".

Hu mencionó que el proceso no solo es más barato que desarrollar materiales más nuevos o incluso rediseñar materiales antiguos y costosos, sino que también tiene el potencial de ser mejor para el medio ambiente.

"Las maderas blandas como el pino o la balsa, que crecen rápido y son más respetuosas con el medio ambiente, podrían reemplazar las maderas de crecimiento más lento pero más densas como la teca en muebles o edificios", dijo Hu.

El trabajo del equipo ya ha atraído la atención nacional e internacional de otros ingenieros de materiales. Orlando Rojas es profesor de la Universidad Aalto en Finlandia. Llamó al proyecto "sobresaliente" por su capacidad para maximizar el rendimiento mecánico de la madera en sí.

"Demasiada o poca remoción reduce la resistencia en comparación con el valor máximo alcanzado en la remoción de lignina intermedia o parcial", dijo Rojas. "Esto revela el sutil equilibrio entre los enlaces de hidrógeno y la adhesión impartida por dicho compuesto polifenólico. Además, es de gran interés el hecho de que la densificación de la madera conduce a una mayor resistencia y tenacidad, dos propiedades que normalmente se contrarrestan".


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