Θα μπορούσε το Nanowood να αντικαταστήσει το στυροπρίονο;

Το διογκωμένο πολυστυρόλιο (ή το "Styrofoam") είναι ένας εξαιρετικός μονωτήρας. Γι 'αυτό είναι ένα δημοφιλές υλικό για την μόνωση των κτιρίων - και γιατί αυτά τα φθηνά μικρά φλιτζάνια deli του καφέ εξακολουθούν να καίγουν τη γλώσσα σας μετά από 30 λεπτά. Αλλά το περιβαλλοντικό του ρεκόρ αφήνει κάτι που είναι επιθυμητό. Είναι μη βιοαποικοδομήσιμο, επιβλαβές για τα ζώα που κατά λάθος το τρώνε και είναι κατασκευασμένα από πιθανές καρκινογόνες ουσίες.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Maryland έχουν αναπτύξει ένα εξαιρετικά ελαφρύ μονωτικό υλικό που λένε ότι θα μπορούσε να αποδειχθεί μια καλύτερη, πιο φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση. Το υλικό, κατασκευασμένο από μικροσκοπικές ίνες ξύλου, ονομάζεται nanowood. Απαγορεύει τη θερμότητα τουλάχιστον 10 μοίρες καλύτερα από το στυροπρίονο ή το αερόπητο πυριτίου, ένα κοινό μονωτικό και μπορεί να πάρει τουλάχιστον 30 φορές μεγαλύτερη πίεση από το αεροπλάνο Styrofoam ή silica gel πριν συνθλίβεται.

Εργάζοντας στο εργαστήριο του επιστήμονα υλικών Liangbing Hu, ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Tian Li είναι ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, που δημοσιεύθηκε αυτό το μήνα στο περιοδικό Science Advances .

"Από όσο γνωρίζουμε, η δύναμη της nanowood μας αντιπροσωπεύει την υψηλότερη αξία μεταξύ των διαθέσιμων υλικών υπερ-μονωτικού υλικού", έγραψαν οι συγγραφείς της μελέτης.

Ο Hu και η ομάδα του εργάζονταν στην νανοκυτταρίνη, τις εκδόσεις νανο-μεγέθους του ινώδους υλικού που καθιστούν άκαμπτα τα φυτά και τα δέντρα. Η νανοκυτταρίνη έχει εντυπωσιακή αναλογία δύναμης προς βάρος, περίπου οκτώ φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα.

Για την nanowood, η ομάδα αφαιρέθηκε η λιγνίνη, το πολυμερές που συγκρατεί μαζί την κυτταρίνη του ξύλου. Η αφαίρεση της λιγνίνης, ενός θερμικού αγωγού, έδωσε στο προϊόν που προέκυψε ισχυρές μονωτικές δυνατότητες. Επίσης, το προϊόν άλλαξε το λευκό, πράγμα που σημαίνει ότι αντανακλά το φως.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το nanowood έχει τεράστιο δυναμικό ως πράσινο δομικό υλικό. Η χρήση του θα μπορούσε να "εξοικονομήσει δισεκατομμύρια" στο ενεργειακό κόστος λέει ο Λι. Εκτός από τη χρήση του, όπου χρησιμοποιούνται παραδοσιακοί μονωτήρες όπως το Styrofoam, οι λεπτές λωρίδες Nanowood μπορούν να κυλιούνται και να διαμορφώνονται για να μονώνονται τα εσωτερικά των σωλήνων ή άλλων καμπυλωμένων χώρων. Και σε αντίθεση με τους μονωτήρες από γυαλί ή μαλλί, το nanowood δεν ερεθίζει τους πνεύμονες ή προκαλεί αλλεργικές αντιδράσεις.

"Αυτό που θεωρώ εντυπωσιακό για το nanowood, όπως περιγράφεται στο έγγραφο, είναι ότι η διαδικασία επεξεργασίας που αναπτύσσουν οι συγγραφείς τους επιτρέπει να διατηρήσουν βασικά χαρακτηριστικά του ξύλου - ιδιαίτερα την ιεραρχική του δομή σε κλίμακες μήκους από το νανο στο μακροσκοπικό, αλλάζοντας δραματικά άλλες βασικές ιδιότητες, ιδιαίτερα η θερμική αγωγιμότητα και η οπτική ανακλαστικότητα », λέει ο Mark Swihart, καθηγητής χημικής και βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Buffalo που μελετά τα νανοϋλικά.

Η συνθετική αναδημιουργία των ιεραρχικών δομών των φυσικών υλικών όπως το ξύλο είναι εξαιρετικά δύσκολη, λέει ο Swihart, αλλά η διαδικασία του Πανεπιστημίου του Maryland φαίνεται απλούστερη και πιο κλιμακωτή από τις περισσότερες μεθόδους παραγωγής νανοδομημένων υλικών.

Ο Swihart σκέφτεται ότι η nanowood μπορεί μια μέρα να είναι χρήσιμο υλικό στην εμπορική αγορά, αλλά μπορεί να είναι λίγο. "Για το προβλέψιμο μέλλον, το υλικό είναι εγγενώς θα είναι πιο ακριβό από τις εναλλακτικές λύσεις που έχουν ήδη παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα, όπως είναι οι διάφοροι τύποι αφρωδών υλικών", λέει. "Αν και μπορεί να ξεπεράσει αυτές τις εναλλακτικές λύσεις, εάν εκτελεί την ίδια βασική λειτουργία, τότε η είσοδος στην αγορά θα είναι πολύ δύσκολη."

Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Maryland είναι πιο αισιόδοξη για τις βραχυπρόθεσμες δυνατότητες της nanowood. Λένε ότι το υλικό μπορεί να παραχθεί αρκετά φθηνά και γρήγορα χρησιμοποιώντας ταχέως αναπτυσσόμενα δέντρα όπως το μπαλσά. Η ομάδα εργάζεται επί του παρόντος σε εμπορικές εφαρμογές και αναμένει ότι ένα προϊόν θα είναι διαθέσιμο μέσα σε ένα χρόνο περίπου.