Os cientistas fabricaram madeira artificial a partir de resinas sintéticas que, embora imitem a madeira natural, apresentam propriedades aprimoradas para uso multifuncional.
A madeira é um orgânico tecido fibroso encontrado em árvores, arbustos e arbustos. A madeira pode ser considerada o material mais útil e talvez o mais versátil em avião Terra. Ele tem sido usado há milhares de anos para diversos fins e é altamente conhecido por sua baixa densidade e alta resistência. A estrutura celular anisotrópica única (ou seja, propriedades diferentes em direções diferentes) da madeira confere-lhe propriedades mecânicas surpreendentes, tornando-a forte, rígida, mas ainda assim leve e flexível. A madeira possui alta resistência à compressão e baixa resistência à tração. A madeira é ecologicamente correta e econômica, super forte, durável e duradoura e pode ser usada para construir qualquer coisa, desde fazer papel até construir casas.
A natureza já nos forneceu materiais incríveis como a madeira. No entanto, sempre há uma inspiração girando em torno da natureza para que possamos projetar e desenvolver materiais de engenharia biomimética de alto desempenho, aqueles que podem 'imitar' as propriedades surpreendentes dos biomateriais já encontrados na natureza. A singularidade da madeira vem de sua estrutura celular anisotrópica, juntamente com baixa densidade e alta resistência. No passado recente, os cientistas tentaram projetar materiais considerando esse conceito em uma tentativa de duplicar as propriedades da madeira, como alta resistência e leveza. No entanto, a maior parte da pesquisa levou a resultados insatisfatórios, pois os materiais projetados sofriam de uma falha ou outra. Ainda é um grande desafio para os engenheiros construir artificial materiais semelhantes à madeira. Isso é de alta relevância porque leva décadas para crescer madeira natural e tempo e eficiência são um critério forte quando se procura fazer um material semelhante à madeira natural.
Madeira bioinspirada
Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China desenvolveram uma nova estratégia para a fabricação de polímeros artificiais bioinspirados madeira em grande escala. Este material artificial tem microestrutura celular semelhante à madeira, boa controlabilidade em microestruturas e demonstraria propriedades como leveza e alta resistência análogas às propriedades mecânicas da madeira natural. Os pesquisadores afirmam que este novo material é tão forte quanto a madeira natural, ao contrário de qualquer outra madeira projetada pesquisada até agora.
A madeira encontrada na natureza contém um polímero natural chamado lignina, que é responsável por tornar a madeira forte. A lignina liga pequenos cristalitos de celulose em uma estrutura semelhante a uma malha para criar alta resistência. Os pesquisadores pensaram em replicar a lignina usando um polímero sintético chamado resol, que tem propriedades semelhantes. Eles converteram resols tradicionalmente disponíveis (resina fenólica e resina melamínica) em madeira artificial como material. A conversão foi conseguida utilizando primeiro as propriedades de automontagem do polímero resol e depois submetendo-a à cura. Para alcançar a automontagem, as resinas termostáticas líquidas foram congeladas unidirecionalmente e, em seguida, curadas (reticuladas ou polimerizadas) em temperaturas não superiores a 200 graus Celsius. A madeira projetada produzida adota uma estrutura semelhante a uma célula que se assemelha à da madeira natural. Posteriormente, a termocura - processo que consiste na mudança química induzida pela temperatura (aqui, polimerização) em resol - foi realizada para produzir madeiras poliméricas artificiais. O tamanho dos poros e a espessura da parede de tal material podem ser controlados manualmente. Além disso, os cristalitos que o Resol faz também podem ser alterados com base na necessidade do tipo de madeira. A cor também pode ser alterada adicionando ou trocando os cristalitos que mantêm o resol juntos. Quando essa madeira projetada é comprimida, ela exibe resistência semelhante à sua contraparte natural. A abordagem descrita no estudo também pode ser denominada como uma abordagem verde para preparar madeiras artificiais em que composto de nanomateriais como nanofibras de celulose e óxido de grafeno pode ser usado.
Curiosamente, a madeira artificial projetada exibe melhor resistência à corrosão à água e ao ácido em comparação com a madeira natural, embora não presuma nenhum declínio em suas propriedades mecânicas. Isso significa que a madeira artificial pode resistir a eventos climáticos extremos e seria melhorada para fornecer proteção. Ele também mostra um melhor isolamento térmico e melhor resistência ao fogo e não pegaria fogo facilmente como a madeira natural, principalmente porque o resol é um retardante de fogo. Isso pode ser uma bênção para setores como manufatura e construção, especialmente edifícios residenciais que pegam fogo quando construídos com madeira natural. O material é ideal para ambientes difíceis e agressivos, pois é bastante aprimorado em comparação com a madeira natural. É único quando comparado aos materiais de engenharia padrão, como cerâmica celular e aerogéis, no que diz respeito à resistência e às propriedades de isolamento térmico. Também é mais eficaz do que a maioria dos compostos de madeira e plástico devido à sua maior resistência. A madeira projetada tem uma abundância de propriedades que a tornam mais eficiente.
A nova estratégia descrita neste estudo publicado em Os avanços da ciência fornece novos caminhos para fabricar e projetar uma variedade de materiais compostos de engenharia biomimética de alto desempenho que terão alguma vantagem significativa sobre seus equivalentes tradicionais. Esses novos materiais podem ter amplas aplicações em muitos campos.
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Fontes)
Zhi-Long Y et al. 2018 Madeiras poliméricas bioinspiradas. Os avanços da ciência. 4 (8).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223
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