La madera es un gran material para ... todo. Todo lo que uno puede imaginar está hecho de eso. Lo único que falta es la fuerza. Muchas variedades de madera son muy duraderas, pero, desafortunadamente, no son lo suficientemente fuertes como para usarse más ampliamente. Los especialistas de los EE. UU. Han logrado un aumento en las características de resistencia de la madera a través de su procesamiento especial.
Después de que la madera se procesa de acuerdo con el nuevo método, su resistencia aumenta diez veces, se vuelve más duradera que el acero o el titanio. Al mismo tiempo, la madera sigue siendo un material ecológico, una alternativa a los plásticos o metales.
"De hecho, esta es una nueva clase de materiales con gran potencial", dijo Li Teng, especialista de la Universidad de Maryland. El trabajo de Teng y sus colegas se
publicó el 7 de febrero en la publicación científica autorizada Nature.
Los intentos de fortalecer el árbol, de cambiar de una forma u otra sus características no se detienen durante
décadas . Algunos métodos son exitosos, otros no son muy buenos. Entre las exitosas se encuentra la selección de microfibras de celulosa, que le permite crear materiales que sean lo suficientemente resistentes a las influencias externas.
Pero Teng y sus colegas decidieron abordar el problema desde una perspectiva diferente. Los investigadores se han centrado en modificar la estructura porosa de la madera natural. Inicialmente, comenzaron a tratar de hervir varios tipos de madera, incluido el roble, en una solución de hidróxido de sodio y sulfito de sodio durante siete horas. Este proceso dejó la estructura celulósica casi intacta, pero los componentes que rodean la celulosa han desaparecido parcialmente. Uno de estos componentes es la lignina, un polímero de unión a celulosa.
Luego, el equipo colocó un bloque de madera debajo de la prensa durante un día, mientras lo calentaba a 100 grados centígrados. Como resultado, se formaron tablas de madera con un grosor de un quinto de los parámetros anteriores. Además, este material era tres veces más denso que la madera natural y 11.5 veces más fuerte. Los intentos anteriores para fortalecer las características de resistencia condujeron a un aumento de este parámetro en un máximo de 3-4 veces.
El escaneo de las fibras de un nuevo material con un microscopio electrónico mostró que apretar destruye los tubos de celulosa, que están comprimidos y entrelazados. "Se colocan nanofibras a lo largo del eje de crecimiento del árbol, unidas", dijo uno de los participantes del estudio.
Para verificar cómo el "nuevo tipo de madera" es resistente a factores externos, el equipo comenzó a disparar a los palets con un arma balística, que generalmente se usa para probar la fuerza de los vehículos militares. Al final resultó que, la madera modificada puede soportar el impacto de un proyectil de acero de 46 gramos que vuela a una velocidad de aproximadamente 30 metros por segundo.
Esto, por supuesto, es mucho más lento que la velocidad de una bala que sale volando del cañón de un arma de fuego, pero aun así, este es un logro sólido. Esta velocidad corresponde aproximadamente a la velocidad de un automóvil que se mueve antes de una colisión con un obstáculo. Sí, los estadounidenses creen que su método les permite crear materiales adecuados para la industria automotriz.
Los expertos creen que el equipo de "mejoradores de árboles" complica demasiado el proceso, lo que puede ser mucho más simple. Por ejemplo, la simple exposición a altas temperaturas, vapor y presión puede mejorar significativamente las características de resistencia del material. O simplemente puede hervir el árbol durante 7 horas en una solución de soda cáustica. El resultado es un material bastante fuerte. Una protección de 24 capas contra tal árbol retrasa la bala de 9 mm que se dispara desde una pistola.
Mikaela Ider, investigadora del Instituto Max Planck, cree que el efecto de la presión también fortalece el árbol, aunque en este caso no está claro cuánto se produce el entrelazado de nanofibras. Sin embargo, los autores del trabajo original están seguros de que solo su técnica puede mejorar significativamente la fuerza de un árbol. Los colegas están de acuerdo con ellos, diciendo que el trabajo tiene un gran potencial y que en el futuro sería posible crear tecnología comercial para la producción de materiales de construcción duraderos a partir de madera.