Gli scienziati hanno progettato un materiale termoisolante in legno che è sia leggero che resistente e realizzato interamente in minuscolo, fibre di legno sminuzzate.

Il cosiddetto nanowood, descritto nel giornale Progressi scientifici , potrebbe un giorno essere utilizzato per realizzare edifici più efficienti dal punto di vista energetico. È economico e biodegradabile, pure.

"La natura sta producendo questo tipo di materiale, ", ha affermato l'autore senior Liangbing Hu, uno scienziato dei materiali e ingegnere presso l'Università del Maryland a College Park.

La gestione del calore è un problema importante nelle città che costruiamo. È difficile mantenere il calore in casa d'inverno e tenerlo all'aperto d'estate. I materiali isolanti attualmente in uso sono spesso molto costosi da realizzare, sia in termini di denaro che di energia. Di solito non sono biodegradabili e alla fine contribuiscono alle nostre discariche in crescita. Quindi gli scienziati hanno cercato di trovare soluzioni più economiche, opzioni più rispettose dell'ambiente.

Hu ha sondato le proprietà della nanocellulosa, versioni su scala nanometrica della cellulosa, il duro carboidrato nelle pareti cellulari delle piante che consente ai tronchi degli alberi di crescere forti e alti. A queste scale incredibilmente piccole, le fibre di cellulosa possono assumere caratteristiche notevoli, compreso un rapporto resistenza-peso che è circa otto volte quello dell'acciaio.

Hu e il suo team hanno già sviluppato un forte, materiale denso che chiamavano super legno, in parte rimuovendo parte della lignina del legno, un polimero complesso che tiene insieme la cellulosa nel legno, quasi come colla e emicellulosa, un altro componente del tessuto legnoso.

Ma per questo progetto, Hu e i suoi colleghi hanno rimosso tutta la lignina e la maggior parte dell'emicellulosa. La lignina è molto brava a condurre il calore, il che significa che sarebbe un terribile isolante. Senza tutta quella lignina, il materiale legnoso divenne bianco puro, permettendogli di riflettere la luce in entrata anziché assorbirla (il che aiuta anche a bloccare il calore).

Il segreto dei poteri isolanti di nanowood risiede in parte nella sua struttura. Il polistirolo è isotropo:sembra praticamente lo stesso da qualsiasi angolazione. Ma il nanowood è anisotropo:le fibre sono raggruppate insieme in parallelo, quindi sembra molto diverso da diverse angolazioni. Il calore può viaggiare su e giù per le fibre con facilità, ma non posso attraversarli facilmente, in particolare a causa dei vuoti d'aria rimasti dopo che tutto il riempitivo legnoso (lignina ed emicellulosa) è stato rimosso.

Gli scienziati hanno scoperto che il nanowood era un isolante altrettanto buono del polistirolo, leggermente migliore, anche. Ha surclassato di gran lunga altri materiali, pure.

Oltre a ciò, il nanowood era anche leggero e poteva resistere a pressioni di 13 megapascal. È circa 50 volte superiore a isolanti come la schiuma di cellulosa e oltre 30 volte superiore al più resistente dei materiali di isolamento termico utilizzati in commercio, loro hanno detto.

"Al meglio delle nostre conoscenze, la forza del nostro nanowood rappresenta il valore più alto tra i materiali super isolanti disponibili, " hanno scritto gli autori dello studio.

Anche meglio, la nanocellulosa è facilmente disponibile e relativamente economica da lavorare, potenzialmente costano fino a $ 7,44 per metro quadrato. (La chiave per mantenerlo sostenibile, Hu ha aggiunto, sarebbe raccogliere alberi a crescita rapida come la balsa, e lasciare in pace gli alberi a crescita lenta.) Nelle giuste condizioni, i batteri possono mangiarlo, rendendolo biodegradabile.

"Quando lo spessore è inferiore a 1 mm, la fetta di nanowood può essere arrotolata e piegata, rendendolo adatto a scenari che richiedono flessibilità, come le condutture negli stabilimenti chimici e nelle centrali elettriche, " scrivono gli autori.

Hu ha detto che un così forte, leggero, materiale biodegradabile termicamente isolante potrebbe avere una miriade di usi futuri. Potrebbe essere usato per costruire grattacieli, per fabbricare automobili, anche proteggere l'elettronica sensibile al calore, sia sulla Terra che nello spazio.

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