Ingenieros de la Universidad de Maryland
Ingenieros de la Universidad de Maryland (UMD) han encontrado una forma de tratar la madera que la hace tan fuerte y resistente como para superar a muchas aleaciones de titanio.
"Esta nueva forma de tratar la madera la hace 12 veces más resistente que la madera natural y 10 veces más dura", dijo Liangbing Hu de la Escuela de Ingeniería A. James Clark de UMD y el líder del equipo que realizó la investigación, que se publica en Nature.
"Esto podría competir con el acero o incluso las aleaciones de titanio, por ser tan fuerte y duradera. También es comparable a la fibra de carbono, pero mucho menos costosa". Hu es profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales y miembro del Maryland Energy Innovation Institute.
"Es fuerte y resistente, una combinación que normalmente no se encuentra en la naturaleza", dijo Teng Li, codirector del equipo y Samuel P. Langley, profesor asociado de ingeniería mecánica en la escuela Clark de la UMD. Su equipo midió las propiedades mecánicas de la madera densa. "Es tan fuerte como el acero, pero seis veces más ligero. Se necesita 10 veces más energía para fracturarla que la madera natural. Incluso se puede doblar y moldear al comienzo del proceso".
El equipo también probó el nuevo material de madera natural disparándole proyectiles similares a balas. El proyectil impactó directamente a través de la madera natural. La madera completamente tratada detuvo el proyectil hasta la mitad. "Las maderas blandas como el pino, que crecen rápido y son más respetuosas con el medio ambiente, podrían reemplazar maderas de crecimiento más lento pero más densas como la teca en muebles o edificios", dijo Hu.
"El documento proporciona una ruta muy prometedora para el diseño de materiales estructurales livianos y de alto rendimiento, con un tremendo potencial para una amplia gama de aplicaciones donde se desean alta resistencia, gran dureza y resistencia balística superior", dijo Huajian Gao, profesor de la Universidad de Brown, que no participó en el estudio.
"Es particularmente emocionante observar que el método es versátil para varias especies de madera y bastante fácil de implementar". "Este tipo de madera podría usarse en automóviles, aviones, edificios, cualquier aplicación donde se use acero", dijo Hu. "El proceso de dos pasos informado en este documento alcanza una fuerza excepcionalmente alta, mucho más allá de lo que se informa en la literatura", dijo Zhigang Suo, profesor de mecánica y materiales en la Universidad de Harvard, que tampoco participó en el estudio.
"Dada la abundancia de madera, así como otras plantas ricas en celulosa, este estudio inspira la imaginación". "La observación más destacada, en mi opinión, es la existencia de una concentración límite de lignina, el pegamento entre las células de madera, para maximizar el rendimiento mecánico de la madera densificada.
Demasiada o poca eliminación reduce la resistencia en comparación con un valor máximo logrado en la eliminación intermedia o parcial de lignina. Esto revela el sutil equilibrio entre los enlaces de hidrógeno y la adhesión impartida por dicho compuesto polifenólico.
Además, es de destacar el hecho de que la densificación de la madera conduce a ambos, mayor resistencia y dureza, dos propiedades que generalmente se compensan entre sí", dijo Orlando J. Rojas, profesor de la Universidad de Aalto en Finlandia.