Totalmente derivado de madeira natural, O nanowood com nanofibrilas de celulose hierarquicamente alinhadas pode ser usado como um superisolante térmico anisotrópico. (A) Esquemas das propriedades de isolamento térmico do nanowood. (B) Fotografia digital do nanowood e as propriedades correspondentes benéficas para aplicações de isolamento de edifícios. Crédito: Avanços da Ciência (2018). DOI:10.1126 / sciadv.aar3724
Os cientistas desenvolveram um material isolante de calor feito de madeira que é leve e forte e feito inteiramente de minúsculas, fibras de madeira despojadas.
O chamado nanowood, descrito no jornal Avanços da Ciência , poderia um dia ser usado para fazer edifícios com maior eficiência energética. É barato e biodegradável, também.
“A natureza está produzindo esse tipo de material, "disse o autor sênior Liangbing Hu, um cientista de materiais e engenheiro da Universidade de Maryland em College Park.
Gerenciar o calor é um grande problema nas cidades que construímos. É difícil manter o calor em ambientes fechados no inverno e ao ar livre no verão. Os materiais isolantes atualmente em uso são muitas vezes muito caros de fazer, tanto em termos de dinheiro quanto de energia. Eles geralmente não são biodegradáveis e, em última análise, contribuem para nossos aterros sanitários em crescimento. Portanto, os cientistas têm tentado encontrar soluções mais baratas, opções mais ecológicas.
Hu tem investigado as propriedades da nanocelulose, versões de celulose em escala nanométrica, o carboidrato resistente nas paredes celulares das plantas que permite que os troncos das árvores cresçam fortes e altos. Nessas escalas incrivelmente pequenas, as fibras de celulose podem assumir características notáveis, incluindo uma relação resistência / peso que é cerca de oito vezes maior do que o aço.
Hu e sua equipe já desenvolveram um forte, material denso que eles chamam de super madeira, em parte, removendo parte da lignina da madeira - um polímero complexo que mantém a celulose da madeira unida, quase como cola - e hemicelulose, outro componente do tecido lenhoso.
Mas para este projeto, Hu e seus colegas removeram toda a lignina e a maior parte da hemicelulose. A lignina é muito boa em conduzir calor - o que significa que seria um isolante terrível. Sem toda aquela lignina, o material lenhoso ficou branco puro, permitindo que reflita a luz que entra em vez de absorvê-la (o que também ajuda a bloquear o calor).
O segredo dos poderes isolantes do nanowood reside parcialmente em sua estrutura. O isopor é isotrópico:basicamente tem a mesma aparência de qualquer ângulo. Mas o nanowood é anisotrópico:as fibras são agrupadas em paralelo, por isso parece muito diferente de ângulos diferentes. O calor pode viajar para cima e para baixo nas fibras com facilidade, mas não pode cruzá-los facilmente, particularmente por causa das lacunas de ar deixadas depois que todo o enchimento lenhoso (lignina e hemicelulose) foi removido.
Os cientistas descobriram que o nanowood era um isolante tão bom quanto o isopor - ligeiramente melhor, até. Superou de longe outros materiais, também.
Além disso, o nanowood também era leve e podia suportar pressões de 13 megapascais. Isso é cerca de 50 vezes maior do que isolantes como espuma de celulose e mais de 30 vezes maior do que o mais forte dos materiais de isolamento térmico usados comercialmente, eles disseram.
"Para o melhor de nosso conhecimento, a força de nosso nanowood representa o valor mais alto entre os materiais superisolantes disponíveis, "escreveram os autores do estudo.
Melhor ainda, a nanocelulose está prontamente disponível e relativamente barata de processar, potencialmente custando tão pouco quanto $ 7,44 por metro quadrado. (A chave para mantê-lo sustentável, Hu acrescentou, seria colher árvores de crescimento rápido como a balsa, e deixe as árvores de crescimento lento em paz.) Nas condições certas, bactérias podem comê-lo, tornando-o biodegradável.
"Quando a espessura é inferior a 1 mm, a fatia nanowood pode ser enrolada e dobrada, tornando-o adequado para cenários que exigem flexibilidade, como dutos em fábricas de produtos químicos e usinas de energia, "escreveram os autores.
Hu disse que tal forte, leve, o material biodegradável com isolamento térmico pode ter uma série de utilizações futuras. Pode ser usado para construir arranha-céus, para fabricar carros, até mesmo proteger eletrônicos sensíveis ao calor, seja na Terra ou no espaço.
© 2018 Los Angeles Times
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