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– La desestabilización hace que la madera sea más estable
Cortesía de EMPA por Stephan Kälin: se puede deformar según sea necesario y es tres veces más resistente que la madera natural: el material de madera desarrollado por Marion Frey, Tobias Keplinger e Ingo Burgert en Empa y ETH Zurich tiene el potencial de convertirse en un material de alta tecnología. En el proceso, los investigadores eliminan precisamente la parte de la madera que le da estabilidad en la naturaleza: la lignina.
La madera es uno de los materiales más antiguos del mundo. La madera es ligera, tiene excelentes propiedades mecánicas, vuelve a crecer y se une al CO2. En el contexto del debate climático actual, las dos últimas propiedades en particular plantean la cuestión de cómo la madera se puede utilizar aún más y mejor. El grupo de investigación de Ingo Burgert en Empa y ETH Zurich ha estado investigando esta cuestión durante años. Su objetivo es mejorar las propiedades naturales de la madera y equiparla con nuevas funciones que ampliarán el rango de aplicación de la madera.
Junto con Tanja Zimmermann, actual directora del departamento de «Materiales funcionales» de Empa, Ingo Burgert ya ha creado asombrosos objetos de madera en la unidad «Vision Wood» del edificio experimental NEST: manijas de puertas hechas de madera antimicrobiana, madera mineralizada para mejorar la resistencia a las llamas. o un tablón de anuncios de madera magnetizada son solo algunos ejemplos. Después de aproximadamente tres años de pruebas prácticas, se puede llegar a una conclusión positiva para los dos primeros ejemplos en el departamento para estudiantes «Vision Wood». Sin embargo, todavía hay margen de mejora en este último. El último trabajo de investigación del grupo «Wood Materials Science» en ETH Zurich y Empa ahora abre nuevas posibilidades: «Hemos encontrado una forma de mejorar significativamente las propiedades mecánicas de la madera y al mismo tiempo hacer que sea aún más fácil equiparla con nuevas propiedades «, dice Burgert.
Flexible cuando está mojado, estable cuando está seco
La clave está en la designificación y compactación de la madera. Químicamente, la madera consiste esencialmente en tres componentes: celulosa, hemicelulosa y lignina. La lignina asegura que las largas fibrillas de celulosa se estabilicen y no se doblen. «Utilizamos ácido para eliminar esta lignina de la madera y, por lo tanto, eliminar el adhesivo natural», explica Marion Frey, quien actualmente está haciendo su doctorado en el equipo de Burgert. El resultado: la madera, o más bien la celulosa blanca restante, puede ponerse fácilmente en cualquier forma cuando está húmeda: entre las celdas donde una vez que la lignina proporcionó estabilidad, el agua se distribuye, disuelve las conexiones celulares y garantiza la deformabilidad. Cuando la madera deslignificada se seca, las células se entrelazan, lo que a su vez conduce a compuestos estables. Luego, el material se compacta adicionalmente presionando, de modo que los investigadores finalmente terminan con un material aproximadamente tres veces más rígido y más tenso que el abeto natural. Además, agregar un revestimiento repelente al agua asegura que el interior de la madera ya no se humedezca y, por lo tanto, conserve la forma deseada.
Funcionalización más simple para aplicaciones en automóviles y aviones. Estabilidad de la madera
Además de la deformabilidad, la eliminación de lignina de la madera tiene otro efecto: conduce a una mayor porosidad. «Esta es una gran ventaja para la funcionalización de la madera. Debido a que hay más espacio entre las células y en las paredes celulares, es más fácil introducir otras sustancias en la estructura de la madera que le dan nuevas propiedades a la madera modificada», dice Tobias Keplinger. Por ejemplo, el óxido de hierro se puede insertar en la madera para magnetizarla. En sus experimentos, los investigadores pudieron demostrar que la madera sin lignina se puede magnetizar mucho mejor que la madera natural, que se usaba anteriormente en la unidad NEST «Vision Wood».
Los investigadores ven posibles aplicaciones de su nuevo material en las industrias automotriz, de aviación y de muebles. La diseñadora Meri Zirkelbach ya ha implementado sus primeras ideas de productos como parte de una tesis de maestría. Los resultados incluyen un casco de bicicleta, la moldura interior de la puerta de un automóvil y el espejo lateral de un vehículo.
Estabilidad de la madera
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