Wetenschappers hebben een warmte-isolerend materiaal ontworpen dat is gemaakt van hout dat zowel licht als sterk is en volledig is gemaakt van kleine, uitgeklede houtvezels.

Het zogenaamde nanohout, beschreven in het journaal wetenschappelijke vooruitgang , zou ooit kunnen worden gebruikt om energiezuinigere gebouwen te maken. Het is goedkoop en biologisch afbreekbaar, te.

"De natuur produceert dit soort materiaal, " zei senior auteur Liangbing Hu, een materiaalwetenschapper en ingenieur aan de Universiteit van Maryland in College Park.

Het beheersen van warmte is een groot probleem in de steden die we bouwen. Het is moeilijk om de warmte in de winter binnen te houden en in de zomer buiten. De isolatiematerialen die momenteel in gebruik zijn, zijn vaak erg duur om te maken, zowel in geld als in energie. Ze zijn meestal niet biologisch afbreekbaar en dragen uiteindelijk bij aan onze groeiende stortplaatsen. Dus wetenschappers hebben geprobeerd om goedkopere, meer milieuvriendelijke opties.

Hu heeft de eigenschappen van nanocellulose onderzocht, versies van cellulose op nanometerschaal, de taaie koolhydraten in de celwanden van planten waardoor boomstammen sterk en hoog kunnen worden. Op deze ongelooflijk kleine schaal, cellulosevezels kunnen opmerkelijke eigenschappen aannemen, inclusief een sterkte-gewichtsverhouding die ongeveer acht keer zo groot is als die van staal.

Hu en zijn team hebben al een sterke, dicht materiaal noemden ze superhout, gedeeltelijk door een deel van de lignine van het hout te verwijderen - een complex polymeer dat cellulose in het hout bij elkaar houdt, bijna als lijm - en hemicellulose, een ander bestanddeel van houtachtig weefsel.

Maar voor dit project Hu en zijn collega's verwijderden alle lignine en het grootste deel van de hemicellulose. Lignine is erg goed in het geleiden van warmte, wat betekent dat het een vreselijke isolator zou zijn. Zonder al die lignine, het houtachtige materiaal werd puur wit, waardoor het inkomend licht reflecteert in plaats van het te absorberen (wat ook helpt om warmte te blokkeren).

Het geheim van het isolerende vermogen van nanohout ligt deels in de structuur. Styrofoam is isotroop:het ziet er in principe hetzelfde uit vanuit elke hoek. Maar nanohout is anisotroop:de vezels zijn parallel gebundeld, dus het ziet er vanuit verschillende hoeken heel anders uit. Warmte kan gemakkelijk door de vezels heen en weer reizen, maar kan ze niet gemakkelijk oversteken, vooral vanwege de luchtspleten die achterbleven nadat alle houtachtige vulstof (lignine en hemicellulose) was verwijderd.

De wetenschappers ontdekten dat het nanohout een even goede isolator was als piepschuim - iets beter, ook al. Het overtrof andere materialen ver, te.

Daarbovenop, het nanohout was ook licht van gewicht en bestand tegen een druk van 13 megapascal. Dat is ongeveer 50 keer hoger dan isolatoren zoals celluloseschuim en meer dan 30 keer hoger dan de sterkste van de commercieel gebruikte thermische isolatiematerialen. ze zeiden.

"Voor zover wij weten, de sterkte van ons nanohout vertegenwoordigt de hoogste waarde onder de beschikbare superisolerende materialen, " schreven de auteurs van de studie.

Nog beter, nanocellulose is direct beschikbaar en relatief goedkoop te verwerken, mogelijk kost slechts $ 7,44 per vierkante meter. (De sleutel om het duurzaam te houden, Hu voegde toe, zou zijn om snelgroeiende bomen zoals balsa te oogsten, en laat langzaam groeiende bomen met rust.) In de juiste omstandigheden, bacteriën kunnen het eten, waardoor het biologisch afbreekbaar is.

"Als de dikte minder is dan 1 mm, de nanowood-plak kan worden opgerold en gevouwen, waardoor het geschikt is voor scenario's die flexibiliteit vereisen, zoals pijpleidingen in chemische fabrieken en elektriciteitscentrales, ’ schreven de auteurs.

Hu zei dat zo'n sterke, lichtgewicht, thermisch isolerend biologisch afbreekbaar materiaal kan tal van toekomstige toepassingen hebben. Het kan worden gebruikt om wolkenkrabbers te bouwen, auto's maken, bescherm zelfs hittegevoelige elektronica, of het nu op aarde is of in de ruimte.

© 2018 Los Angeles Times
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.