Materiais naturais modificados serão um componente essencial de um futuro sustentável, mas primeiro é necessária uma compreensão detalhada de suas propriedades. A forma como o calor flui através das paredes das células de bambu foi mapeada usando microscopia térmica de varredura avançada, fornecendo uma nova compreensão de como as variações na condutividade térmica estão ligadas à estrutura elegante do bambu. As evidências, publicado no jornal Relatórios Científicos , irá orientar o desenvolvimento de edifícios com maior eficiência energética e segurança contra incêndio, feito de materiais naturais, no futuro.

O setor de construção atualmente é responsável por 30-40% de todas as emissões de carbono, devido à produção intensiva de energia dos materiais (predominantemente aço e concreto), e a energia usada no aquecimento e resfriamento dos edifícios acabados. À medida que a população global cresce e se torna cada vez mais baseada em vilas e cidades, as abordagens tradicionais de construção estão se tornando insustentáveis.

Renovável, materiais à base de plantas, como o bambu, têm um enorme potencial para edifícios sustentáveis ​​e com eficiência energética. Seu uso reduziria drasticamente as emissões em comparação com os materiais tradicionais, ajudando a mitigar o impacto humano nas mudanças climáticas. Essa abordagem também ajudaria a manter o carbono fora da atmosfera, desviando a madeira de ser queimada como combustível.

O estudo envolveu a varredura de seções transversais de tecido vascular de bambu, o tecido que transporta fluidos e nutrientes dentro da planta. As imagens resultantes revelaram uma estrutura de fibra intrincada com camadas alternadas de paredes celulares grossas e finas. Picos de condutividade térmica dentro da estrutura de bambu coincidem com as paredes mais grossas, onde as cadeias de celulose - o componente estrutural básico das paredes das células vegetais - são colocadas quase paralelas ao caule da planta. Essas camadas mais espessas também dão ao bambu sua resistência e rigidez. Em contraste, as paredes celulares mais finas têm menor condutividade térmica devido às cadeias de celulose estarem quase em um ângulo reto com o caule da planta.

"A natureza é um arquiteto incrível. O bambu é estruturado de uma forma muito inteligente, "disse Darshil Shah, um pesquisador do Departamento de Arquitetura da Universidade de Cambridge, quem conduziu o estudo. "Ele cresce um milímetro a cada noventa segundos, tornando-o um dos materiais vegetais de crescimento mais rápido. Por meio das imagens que coletamos, podemos ver que ele faz isso gerando uma estrutura de fibra naturalmente laminada cruzada. "

Embora muitas pesquisas tenham sido feitas sobre a estrutura celular do bambu em relação às suas propriedades mecânicas, quase nenhum olhou como a estrutura celular afeta as propriedades térmicas do material. A quantidade de aquecimento e resfriamento necessária em edifícios está fundamentalmente relacionada às propriedades dos materiais de que são feitos, particularmente quanto calor eles conduzem e armazenam.

Uma melhor compreensão das propriedades térmicas do bambu fornece insights sobre como reduzir o consumo de energia dos edifícios de bambu. Também permite modelar a forma como os componentes de construção de bambu se comportam quando expostos ao fogo, para que medidas possam ser incorporadas para tornar os edifícios de bambu mais seguros.

"As pessoas podem se preocupar com a segurança contra incêndios em edifícios de bambu, "disse Shah." Para resolver isso adequadamente, temos que entender as propriedades térmicas do material de construção. Por meio de nosso trabalho, podemos ver que o calor viaja ao longo das fibras grossas da parede celular que sustentam a estrutura no bambu, portanto, se exposto ao calor de um fogo, o bambu pode amolecer mais rapidamente na direção dessas fibras. Isso nos ajuda a descobrir como reforçar o prédio de forma adequada. "

Atualmente, produtos como o bambu laminado são mais comumente usados ​​como materiais de piso devido à sua dureza e durabilidade. Contudo, sua rigidez e resistência são comparáveis ​​aos produtos de madeira de engenharia, tornando-os adequados para usos estruturais também. "A madeira laminada cruzada é uma escolha popular de material de construção de madeira. É feita através da colagem de camadas de madeira serrada, cada um em um ângulo reto com a camada abaixo, "disse Shah." Ver isso como uma estrutura natural em fibras de bambu é a inspiração para o desenvolvimento de melhores produtos de construção. "

A equipe de pesquisadores, da Universidade de Cambridge e da Universidade de Recursos Naturais e Ciências da Vida de Viena, também planeja observar o que acontece com o fluxo de calor no bambu quando sua superfície é queimada e forma carvão. O uso de microscopia térmica de varredura para visualizar a complexa composição das plantas também pode ser útil em outras áreas de pesquisa, por exemplo, compreender como as mudanças microestruturais nos caules das colheitas podem fazer com que caiam nos campos, resultando em colheitas perdidas.

Shah é membro do Centro Interdisciplinar de Inovação de Material Natural da Universidade de Cambridge, que visa promover o uso da madeira na construção, modificando as propriedades da madeira em escala de tecido para torná-la mais confiável sob as mudanças das condições ambientais.