Onderzoekers van de Washington State University hebben een milieuvriendelijk, plantaardig materiaal dat voor het eerst beter werkt dan piepschuim voor isolatie.

Het schuim is meestal gemaakt van nanokristallen van cellulose, het meest voorkomende plantmateriaal op aarde. De onderzoekers ontwikkelden ook een milieuvriendelijk en eenvoudig productieproces om het schuim, water als oplosmiddel gebruiken in plaats van andere schadelijke oplosmiddelen.

Het werk, onder leiding van Amir Ameli, universitair docent aan de School of Mechanical and Materials Engineering, en Xiao Zhang, universitair hoofddocent aan de Gene and Linda School of Chemical Engineering and Bioengineering, wordt gepubliceerd in het tijdschrift Koolhydraat Polymeren .

Onderzoekers hebben gewerkt aan de ontwikkeling van een milieuvriendelijke vervanging voor polystyreenschuim, of piepschuim. Het populaire materiaal, gemaakt van aardolie, wordt overal in gebruikt, van koffiekopjes tot materialen voor de bouw en constructie, vervoer, en verpakkingsindustrieën. Maar, het is gemaakt van giftige ingrediënten, afhankelijk van aardolie, degradeert niet op natuurlijke wijze, en veroorzaakt vervuiling wanneer het brandt.

Terwijl andere onderzoekers andere schuimen op cellulosebasis hebben gemaakt, de plantaardige versies hebben niet zo goed gepresteerd als piepschuim. Ze zijn niet zo sterk, niet zo goed isoleren, en afgebroken bij hogere temperaturen en vochtigheid. Om nanokristallen van cellulose te maken, onderzoekers gebruiken zure hydrolyse, waarin zuur wordt gebruikt om chemische bindingen te splitsen.

In hun werk, het WSU-team creëerde een materiaal dat is gemaakt van ongeveer 75 procent cellulose-nanokristallen uit houtpulp. Ze voegden polyvinylalcohol toe, een ander polymeer dat zich hecht aan de nanocellulosekristallen en de resulterende schuimen elastischer maakt. Het materiaal dat ze hebben gemaakt, bevat een uniforme celstructuur, wat betekent dat het een goede isolator is. Voor de eerste keer, de onderzoekers rapporteren, het plantaardige materiaal overtrof de isolatiemogelijkheden van piepschuim. Het is ook erg licht en kan tot 200 keer zijn gewicht dragen zonder van vorm te veranderen. Het degradeert goed, en het verbranden ervan produceert geen vervuilende as.

"We hebben een eenvoudige methode gebruikt om hoogwaardige, composietschuimen op basis van nanokristallijne cellulose met een uitstekende combinatie van thermische isolatie en mechanische eigenschappen, " zei Ameli. "Onze resultaten tonen het potentieel aan van hernieuwbare materialen, zoals nanocellulose, voor hoogwaardige thermische isolatiematerialen die kunnen bijdragen aan energiebesparing, minder gebruik van op aardolie gebaseerde materialen, en vermindering van nadelige milieueffecten."

"Dit is een fundamentele demonstratie van het potentieel van nanokristallijne cellulose als een belangrijk industrieel materiaal, " zei Zhang. "Dit veelbelovende materiaal heeft veel wenselijke eigenschappen, en om deze eigenschappen voor het eerst op een bulkschaal te kunnen overbrengen via deze technische benadering is erg spannend."

De onderzoekers ontwikkelen nu formuleringen voor sterkere en duurzamere materialen voor praktische toepassingen. Ze zijn geïnteresseerd in het opnemen van goedkope grondstoffen om een ​​commercieel levensvatbaar product te maken en overwegen hoe ze van laboratorium naar productieschaal kunnen gaan.