A madeira é um ótimo material para ... tudo. Tudo o que se pode imaginar é feito disso. A única coisa que falta é força. Muitas variedades de madeira são muito duráveis, mas, infelizmente, não são fortes o suficiente para serem usadas mais amplamente. Especialistas dos EUA alcançaram um aumento nas características de resistência da madeira através de seu processamento especial.
Depois que a madeira é processada de acordo com o novo método, sua resistência aumenta em dez vezes, tornando-se mais durável que o aço ou titânio. Ao mesmo tempo, a madeira continua sendo um material ecológico, uma alternativa aos plásticos ou metais.
"De fato, esta é uma nova classe de materiais com grande potencial", disse Li Teng, especialista da Universidade de Maryland. O trabalho de Teng e seus colegas foi
publicado em 7 de fevereiro na publicação científica oficial Nature.
Tentativas de fortalecer a árvore, de mudar de uma maneira ou de outra suas características não param por
décadas . Alguns métodos são bem sucedidos, outros não são muito bons. Entre os bem-sucedidos, está a seleção de microfibras de celulose, que permitem criar materiais suficientemente resistentes a influências externas.
Mas Teng e colegas decidiram abordar o problema de uma perspectiva diferente. Os pesquisadores se concentraram em modificar a estrutura porosa da madeira natural. Inicialmente, eles começaram a tentar ferver vários tipos de madeira, inclusive o carvalho, em uma solução de hidróxido de sódio e sulfito de sódio por sete horas. Esse processo deixou a estrutura celulósica quase intocada, mas os componentes ao redor da celulose desapareceram parcialmente. Um desses componentes é a lignina, um polímero de ligação à celulose.
Em seguida, a equipe colocou um bloco de madeira sob a prensa por um dia, enquanto o aquecia a 100 graus Celsius. Como resultado, foram formadas tábuas de madeira com uma espessura de um quinto dos parâmetros anteriores. Além disso, esse material era três vezes mais denso que a madeira natural e 11,5 vezes mais forte. Tentativas anteriores de fortalecer as características da força levaram a um aumento desse parâmetro em um máximo de 3-4 vezes.
A varredura das fibras de um novo material com um microscópio eletrônico mostrou que o aperto destrói os tubos de celulose, que são comprimidos e entrelaçados. "Você coloca nanofibras ao longo do eixo de crescimento da árvore, interligadas", disse um dos participantes do estudo.
Para verificar como o "novo tipo de madeira" é resistente a fatores externos, a equipe começou a disparar contra paletes de uma arma balística, que geralmente é usada para testar a força de veículos militares. Como se viu, a madeira modificada pode suportar o impacto de um projétil de aço de 46 gramas voando a uma velocidade de cerca de 30 metros por segundo.
É claro que isso é muito mais lento que a velocidade de uma bala que sai do cano de uma arma de fogo, mas ainda assim é uma conquista sólida. Essa velocidade corresponde aproximadamente à velocidade de um carro se movendo antes de uma colisão com um obstáculo. Sim, os americanos acreditam que seu método lhes permite criar materiais adequados para a indústria automotiva.
Especialistas acreditam que a equipe de "melhoradores de árvores" complica demais o processo, que pode ser muito mais simples. Por exemplo, a simples exposição a alta temperatura, vapor e pressão pode melhorar significativamente as características de resistência do material. Ou você pode ferver a árvore por 7 horas em uma solução de soda cáustica. O resultado é um material bastante forte. Uma proteção de 24 camadas dessa árvore atrasa a bala de 9 mm que é disparada de uma pistola.
Mikaela Ider, pesquisadora do Instituto Max Planck, acredita que o efeito da pressão também fortalece a árvore - embora, neste caso, não esteja claro o quanto ocorre o entrelaçamento de nanofibras. No entanto, os autores do trabalho original têm certeza de que apenas sua técnica pode melhorar significativamente a força de uma árvore. Os colegas concordam com eles, dizendo que o trabalho tem um grande potencial e, no futuro, seria possível criar tecnologia comercial para a produção de materiais de construção duráveis a partir de madeira.