Según una nueva investigación realizada por un equipo internacional, se puede utilizar un proceso innovador y rápido de «choque de agua» para crear madera fuerte y moldeable.
Los científicos detrás de la investigación dicen que la madera flexible creada a través de este proceso tiene propiedades mecánicas mejoradas que podrían convertirla en candidata para una gama completamente nueva de aplicaciones, ¡que incluso podría incluir la aeroespacial!
Los enfoques anteriores para dotar a la madera de los mismos niveles de maleabilidad que los metales y los plásticos han comprometido la resistencia del material. Sin embargo, este nuevo proceso tiene el potencial de mejorar tanto la resistencia como la maleabilidad, lo que haría de la madera un competidor para una gama mucho más amplia de aplicaciones.
Entonces, ¿cómo se ha logrado esto? Los investigadores primero ablandaron la madera extrayendo la lignina que une sus paredes celulares y es responsable de su resistencia. Después de cerrar las fibras de la madera mediante un proceso de evaporación, procedieron a volver a hincharla ‘chocándola’ con agua.
Al moldear la madera en la forma requerida antes de que se seque, el producto de madera terminado se puede crear para adaptarse perfectamente a los requisitos espaciales del usuario final.
«El rápido proceso de choque de agua forma una estructura de pared celular arrugada, parcialmente abierta y distinta que proporciona espacio para la compresión, así como la capacidad de soportar una alta tensión, lo que permite que el material se pliegue y moldee fácilmente», dijo el profesor Liangbing Hu, Director del Centro de Innovación de Materiales de la Universidad de Maryland y autor principal del informe de investigación.
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«La madera moldeada en 3D resultante es seis veces más fuerte que la madera inicial y comparable a los materiales livianos ampliamente utilizados, como las aleaciones de aluminio».
La madera procesada creada con este enfoque ofrece niveles tan altos de conformabilidad gracias a la capacidad de la estructura de la pared celular rugosa para resistir el plegado severo sin fracturarse.
«Los investigadores introducen un medio inteligente para transformar las estructuras celulares de madera de paredes rectas que ocurren naturalmente en geometrías onduladas, similares a un acordeón, a microescala», dijo el coautor, el profesor John Rogers, de la Universidad Northwestern.
«El resultado es una forma de madera inusual y de alta resistencia que es a la vez flexible y moldeable, en formas que abren nuevas aplicaciones para esta clase de material tan antigua».
El acceso a la madera moldeable aumenta significativamente las posibilidades de uso potencial de la madera como material estructural sostenible, en particular cuando las industrias buscan reducir su huella ambiental.
«Este enfoque listo para usar para desarrollar materiales de madera avanzados impulsará la innovación de productos y mercados de madera como una solución sostenible para reemplazar muchos materiales estructurales no sostenibles y combatir el cambio climático», dijo JY Zhu del Laboratorio de Productos Forestales del USDA, quien también fue involucrados en la investigación.
El coautor Stephen Eichhorn, profesor de ingeniería científica y de materiales en la Universidad de Bristol, citó un recuerdo de la infancia de su padre construyendo un avión de madera como inspiración para un uso futuro potencial particularmente emocionante.
«Dobló la madera para usarla en las alas del avión usando vapor. Ver ahora que es posible hacer esta madera flexible, al mismo tiempo que mejora las propiedades mecánicas, lo convierte en un material realmente sorprendente. ¿Y quién sabe? Podría ser utilizado como un material futuro en la industria aeroespacial!» dijo Eichhorn.
La investigación fue el resultado de una colaboración entre el Centro de Innovación de Materiales de la Universidad de Maryland, la Universidad de Yale, la Universidad Estatal de Ohio, la Universidad del Norte de Texas, el Servicio Forestal del Departamento de Agricultura de EE. UU., la Universidad de Bristol y ETH Zurich.
Fuente: Phys.org
