Alcançando o equilíbrio certo entre suavidade e robustez, a madeira balsa é um material de escolha para a fabricação de qualquer coisa, desde aeromodelos a pás de turbinas eólicas em tamanho real. Cientistas nos Estados Unidos e na China abriram um novo reino de possibilidades para a balsa, sequestrando sua estrutura natural com tratamentos químicos e físicos para transformá-la em uma "esponja de madeira de carbono" capaz de suportar repetidas compressões e outras condições mecânicas extremas. O trabalho deles aparece em 1º de março na revista Chem .

"Nossos resultados revelam que a balsa rígida e incompressível pode se tornar altamente compressível por um tratamento químico e processo de carbonização, produzindo uma esponja de carbono de madeira com compressibilidade mecânica e resistência à fadiga e sensibilidade de resposta elétrica ultrapassando aqueles da maioria dos materiais carbonáceos compressíveis relatados, "diz o co-autor sênior Liangbing Hu, um nano-engenheiro e cientista de materiais na Universidade de Maryland, Escola de Engenharia A. James Clark da College Park (UMD). "Uma vez que esta esponja de madeira de carbono é fabricada totalmente de madeira natural com um método simples e de baixo custo, o material de origem também é excepcionalmente renovável e sustentável, em oposição a opções populares como nanotubos de carbono ou grafeno. "

Os autores alcançaram a arquitetura flexível, mas resiliente, da esponja de madeira de carbono usando produtos químicos comuns para destruir as fibras rígidas de hemicelulose e lignina que mantêm a estrutura normal da parede celular da madeira balsa e, em seguida, aquecer a madeira tratada a 1, 000? C para transformar o material orgânico em carbono sozinho. O efeito líquido do processo foi o colapso do repetido, regular, bolsos retangulares típicos da microestrutura de balsa e outras madeiras e substituí-los por uma pilha de ondulado, entrelaçado, folhas de carbono em forma de arco, comparada por Hu a um cruzamento entre uma mola em espiral e um favo de mel.

Considerando que a madeira carbonizada normal, obtido apenas a partir da etapa de aquecimento sem quaisquer modificações químicas, é tão frágil que qualquer força razoável aplicada pulveriza irreversivelmente em cinzas e poeira, a esponja de madeira de carbono resistiu e se recuperou da compressão substancial por até 10, 000 tentativas consecutivas antes do início da deformação. Tal desempenho surpreendeu inicialmente a equipe de pesquisa, que também era liderado por Teng Li, um engenheiro mecânico da Universidade de Maryland, College Park, e Jia Xie, engenheiro elétrico na Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong (China).

Depois de realizar mais testes mecânicos e elétricos na esponja, os pesquisadores foram capazes de incorporar uma fatia dela em um protótipo de sensor de deformação adequado para fixação em um dedo humano, uma qualidade desejável para uso em aparelhos eletrônicos vestíveis de fitness ou de monitoramento de saúde.

Os pesquisadores acreditam que o material esponjoso de madeira de carbono também pode ser incorporado em dispositivos de purificação de água e armazenamento de energia e tecnologias de conversação, como supercapacitores e baterias recarregáveis. "As aplicações abundantes ilustram o valor de uma estratégia que explora os potenciais ocultos dos materiais naturais, como árvores, inspirando-se em outras estruturas e fontes naturais, "Hu diz.