p Os mesmos minúsculos cristais de celulose que dão às árvores e plantas sua alta resistência, peso leve e resiliência, agora demonstrou ter a rigidez do aço. p Os nanocristais podem ser usados ​​para criar uma nova classe de biomateriais com aplicações abrangentes, como reforço de materiais de construção e componentes automotivos.

p Cálculos usando modelos precisos baseados na estrutura atômica da celulose mostram que os cristais têm uma rigidez de 206 gigapascais, que é comparável ao aço, disse Pablo D. Zavattieri, um professor assistente de engenharia civil da Purdue University.

p "Este é um material que está apresentando propriedades realmente incríveis, "disse ele." É abundante, renovável e produzido como resíduo na indústria de papel. "

p Os resultados são detalhados em um artigo de pesquisa apresentado na capa da edição de dezembro da revista. Celulose .

p "É muito difícil medir as propriedades desses cristais experimentalmente porque eles são realmente minúsculos, "Zavattieri disse." Pela primeira vez, previmos suas propriedades usando a mecânica quântica. "

p Os nanocristais têm cerca de 3 nanômetros de largura por 500 nanômetros de comprimento - ou cerca de 1/1, 000º a largura de um grão de areia - tornando-os pequenos demais para serem estudados com microscópios de luz e difíceis de medir com instrumentos de laboratório.

p O artigo foi escrito pelo estudante de doutorado de Purdue Fernando L. Dri; Louis G. Hector Jr., pesquisador do Laboratório de Ciências Químicas e Sistemas de Materiais do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da General Motors; Robert J. Moon, um pesquisador do Laboratório de Produtos Florestais do Serviço Florestal dos EUA; e Zavattieri.

p As descobertas representam um marco na compreensão do comportamento mecânico fundamental dos nanocristais de celulose.

p "É também o primeiro passo para uma abordagem de modelagem multiescala para compreender e prever o comportamento de cristais individuais, a interação entre eles, e sua interação com outros materiais, "Zavattieri disse." Isso é importante para o design de novos materiais à base de celulose, já que outros grupos de pesquisa os estão considerando para uma grande variedade de aplicações, variando de eletrônicos e dispositivos médicos a componentes estruturais para o setor automotivo, indústrias civis e aeroespaciais. "

p Os nanocristais de celulose representam uma alternativa verde potencial aos nanotubos de carbono para materiais de reforço, como polímeros e concreto. Os pedidos de biomateriais feitos de nanocristais de celulose podem incluir sacos de plástico biodegradáveis, têxteis e pensos para feridas; Baterias flexíveis feitas de papel eletricamente condutor; novas tecnologias de entrega de medicamentos; visores flexíveis transparentes para dispositivos eletrônicos; Filtros especiais para purificação de água; novos tipos de sensores; e memória do computador.

p A celulose pode vir de uma variedade de fontes biológicas, incluindo árvores, plantas, algas, organismos que vivem no oceano chamados tunicados, e bactérias que criam uma teia protetora de celulose.

p "Com isso em mente, nanomateriais de celulose são inerentemente renováveis, sustentável, biodegradáveis ​​e neutros em carbono, como as fontes de onde foram extraídos, "Moon disse." Eles têm potencial para serem processados ​​em quantidades em escala industrial e com baixo custo em comparação com outros materiais. "

p A fabricação de biomateriais pode ser uma extensão natural das indústrias de papel e biocombustíveis, utilizando tecnologia já consagrada para materiais à base de celulose.

p “Alguns dos subprodutos da indústria do papel agora vão para a fabricação de biocombustíveis, então poderíamos apenas adicionar outro processo para usar a celulose restante para fazer um material composto, "Disse Moon." Os cristais de celulose são mais difíceis de quebrar em açúcares para fazer combustível líquido. Então, vamos fazer disso um produto, aproveitando a infraestrutura existente da indústria de celulose e papel. "

p Sua superfície pode ser modificada quimicamente para atingir diferentes propriedades de superfície.

p "Por exemplo, você pode querer modificar a superfície para que se ligue fortemente a um polímero de reforço para fazer um novo tipo de material composto resistente, ou você pode querer alterar as características químicas para que se comporte de maneira diferente com o seu ambiente, "Moon disse.

p Zavattieri planeja estender sua pesquisa para estudar as propriedades da alfa-quitina, um material das cascas de organismos, incluindo lagostas, caranguejos, moluscos e insetos. A alfa-quitina parece ter propriedades mecânicas semelhantes às da celulose.

p “Esse material também é abundante, renováveis ​​e resíduos da indústria alimentar, " ele disse.