Liangbing Hu, esquerda e Teng Li, direita são os engenheiros da University of Maryland, College Park que descobriram a forma de fazer a madeira mais de 10 vezes mais forte e resistente que as anteriores

Cientistas criam super madeira que pode substituir o aço

 

O novo processo poderia tornar a madeira tão forte como as ligas de titânio, mas mais leve e mais barata.

Os engenheiros encontraram uma maneira de tornar a madeira mais de 10 vezes mais forte e resistente do que antes, criando uma substância natural que é mais forte do que muitas ligas de titânio.

Engenheiros da Universidade de Maryland, College Park (UMD) encontraram uma maneira de tornar a madeira mais de 10 vezes mais forte e mais dura do que antes, criando uma substância natural que é mais forte do que muitas ligas de titânio.

“Esta nova maneira de tratar a madeira torna 12 vezes mais forte do que a madeira natural e 10 vezes mais dura”, disse Liangbing Hu, da Escola de Engenharia A. James Clark da UMD e líder da equipe que fez a pesquisa, a ser publicada em 8 de fevereiro , 2018 na revista Nature. “Isso pode ser um concorrente de aço ou até mesmo de ligas de titânio, é tão forte e durável. Também é comparável à fibra de carbono, mas muito menos caro”. Hu é professor associado de ciência e engenharia de materiais e membro do Maryland Energy Innovation Institute.

Os cientistas descobriram que as fibras da madeira são pressionadas juntas tão fortemente que podem formar fortes ligações de hidrogênio, como uma multidão de pessoas que não podem se mover – que também estão de mãos dadas. A compressão torna a madeira cinco vezes mais fina que o tamanho original.

“É forte e resistente, que é uma combinação que normalmente não é encontrada na natureza”, disse Teng Li, co-líder da equipe e Samuel P. Langley, Professor Associado de Engenharia Mecânica da Clark School da UMD. Sua equipe mediu as propriedades mecânicas da madeira densa. “É tão forte como o aço, mas seis vezes mais leve. É preciso 10 vezes mais energia para fratura do que a madeira natural. Ela pode até ser dobrada e moldada no início do processo”.

A equipe também testou o novo material de madeira e a madeira natural ao disparar projéteis semelhantes a balas. O projétil soprou diretamente através da madeira natural. A madeira totalmente tratada parou o projétil parcialmente.

“Madeiras macias como o pinho ou a balsa, que crescem rapidamente e são mais amigáveis ​​com o meio ambiente, poderiam substituir bosques de crescimento mais lento, mas mais densos, como teca em móveis ou edifícios”, disse Hu.

“O documento fornece uma rota altamente promissora para o design de materiais estruturais leves e de alto desempenho, com um enorme potencial para uma ampla gama de aplicações, onde são desejáveis ​​fortes resistências e alta resistência balística”, disse Huajian Gao, professor da Brown Universidade que não esteve envolvida no estudo. “É particularmente interessante notar que o método é versátil para várias espécies de madeira e bastante fácil de implementar”.

“Esse tipo de madeira poderia ser usado em carros, aviões, edifícios – qualquer aplicação onde o aço é usado”, disse Hu.

Liangbing Hu, esquerda e Teng Li, direita são os engenheiros da University of Maryland, College Park que descobriram a forma de fazer a madeira mais de 10 vezes mais forte e resistente que as anteriores

“O processo de dois passos relatado neste artigo atinge uma força excepcionalmente alta, muito além do que [é] relatado na literatura”, disse Zhigang Suo, professor de mecânica e materiais na Universidade de Harvard, também não envolvido no estudo. “Dada a abundância de madeira, bem como outras plantas ricas em celulose, este papel inspira imaginação”.

“A observação mais destacada, na minha opinião, é a existência de uma concentração limitante de lignina, a cola entre células de madeira, para maximizar o desempenho mecânico da madeira densificada. Muito pouca ou demais remoção reduz a força em relação ao valor máximo conseguido na remoção intermediária ou parcial de lignina, o que revela o equilíbrio sutil entre a ligação de hidrogênio e a adesão conferida por esse composto polifenólico. Além disso, de interesse excepcional, é o fato de que a densificação da madeira leva a ambos, maior resistência e resistência, duas propriedades que geralmente compensados ​​entre si “, disse Orlando J. Rojas, professor da Universidade de Aalto, na Finlândia.

A pesquisa de Hu explorou as capacidades da nanotecnologia natural da madeira. Eles já fizeram uma série de tecnologias emergentes de materiais relacionados com nanocelulose: (1) papel super claro para substituição de plástico; (2) papel fotônico para melhorar a eficiência das células solares em 30%; (3) uma bateria e um supercapacitor fora da madeira; (4) uma bateria de uma folha; (5) madeira transparente para edifícios eficientes em termos energéticos; (6) dessalinização solar de água para beber e especificamente filtragem de corantes tóxicos. Essas tecnologias emergentes baseadas na madeira estão sendo comercializadas através de uma empresa de distribuição de dados UMD, Inventwood LLC.

Com informações da Universidade de Maryland 

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