O tratamento de pressão - que envolve colocar madeira dentro de um tanque à prova d'água pressurizado e forçar a entrada de produtos químicos nas tábuas - tem sido usado por mais de um século para ajudar a evitar o fungo que causa o apodrecimento da madeira em ambientes úmidos.

Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia desenvolveram um novo método que pode um dia substituir o tratamento por pressão convencional como uma forma de tornar a madeira não apenas resistente a fungos, mas também quase impermeável à água - e mais isolante termicamente.

O novo método, que será relatado em 13 de fevereiro no jornal Langmuir e patrocinado conjuntamente pelo Departamento de Defesa, o Programa de Pesquisa do Golfo, e o Fundo de Pesquisa de Graduação Westendorf, envolve a aplicação de uma camada protetora de óxido de metal com apenas alguns átomos de espessura em toda a estrutura celular da madeira.

Este processo, conhecido como deposição de camada atômica, já é freqüentemente usado na fabricação de microeletrônica para computadores e telefones celulares, mas agora está sendo explorado para novas aplicações em produtos básicos, como madeira. Como tratamentos de pressão, o processo é realizado em uma câmara hermética, mas, neste caso, a câmara está em baixas pressões para ajudar as moléculas de gás a permear toda a estrutura da madeira.

“Era muito importante que este revestimento fosse aplicado em todo o interior da madeira e não apenas na superfície, "disse Mark Losego, professor assistente na Escola de Ciência e Engenharia de Materiais. "A madeira tem poros da largura de um fio de cabelo humano ou um pouco menores, e usamos esses buracos como nossos caminhos para os gases viajarem por toda a estrutura da madeira. "

À medida que as moléculas de gás viajam por esses caminhos, eles reagem com as superfícies dos poros para depositar uma conformação, Revestimento em escala atômica de óxido de metal em todo o interior da madeira. O resultado é a madeira que derrama água de sua superfície e resiste à absorção de água mesmo quando submersa.

Em seus experimentos, os pesquisadores pegaram 2x4s de pinho acabados e os cortaram em pedaços de uma polegada. Eles então testaram infundir a madeira serrada com três tipos diferentes de óxidos de metal:óxido de titânio, óxido de alumínio e óxido de zinco. Com cada, eles compararam a absorção de água após manter a madeira sob a água por um período de tempo. Dos três, o óxido de titânio teve o melhor desempenho, ajudando a madeira a absorver a menor quantidade de água. Por comparação, a madeira não tratada absorveu três vezes mais água.

"Dos três produtos químicos que experimentamos, óxido de titânio provou ser o mais eficaz na criação da barreira hidrofóbica, "disse Shawn Gregory, estudante de pós-graduação na Georgia Tech e principal autor do artigo. "Nossa hipótese é que isso é provável devido à forma como os precursores químicos do dióxido de titânio reagem menos prontamente com as superfícies dos poros e, portanto, têm mais facilidade em penetrar profundamente nos poros da madeira."

Losego disse que os mesmos fenômenos existem nos processos de deposição de camadas atômicas usados ​​para dispositivos microeletrônicos.

"Essas mesmas químicas precursoras de óxido de titânio são conhecidas por penetrar melhor e revestir conformalmente nanoestruturas complexas em microeletrônica, assim como vemos na madeira, "Losego disse." Essas semelhanças na compreensão dos fenômenos físicos fundamentais - mesmo no que parecem ser sistemas muito diferentes - é o que torna a ciência tão elegante e poderosa. "

Além de ser hidrofóbico, madeira serrada tratada com o novo processo de vapor também resiste ao mofo que eventualmente leva ao apodrecimento.

"Interessantemente, quando deixamos esses blocos sentados em um ambiente úmido por vários meses, notamos que os blocos tratados com óxido de titânio eram muito mais resistentes ao crescimento de fungos do que a madeira não tratada, "Gregory acrescentou." Suspeitamos que isso tenha algo a ver com sua natureza hidrofóbica, embora possa haver outros efeitos químicos associados ao novo processo de tratamento que também podem ser responsáveis. Isso é algo que gostaríamos de investigar em pesquisas futuras. "

Mais um benefício do novo processo:a madeira tratada com vapor era muito menos condutora térmica em comparação com a madeira não tratada.

"Muita atenção é dada na construção de casas para isolar as cavidades entre os componentes estruturais de uma casa, mas uma grande quantidade de perdas térmicas são causadas pelos próprios pinos de madeira, "disse Shannon Yee, professor associado da Escola de Engenharia Mecânica George W. Woodruff e co-autor do artigo com especialização em sistemas térmicos. "A madeira tratada com este novo processo pode ser até 30 por cento menos condutiva, o que poderia se traduzir em uma economia de até 2 milhões de BTUs de energia por residência por ano. "