Dette er nanowood, en opfindelse, der kunne reducere menneskehedens CO2-fodaftryk

Forskere har designet et varmeisolerende materiale lavet af træ, der er både let og stærkt og udelukkende lavet af bittesmå, afskallede træfibre.

Det såkaldte nanowood, beskrevet i journalen Videnskabens fremskridt , kunne en dag bruges til at lave mere energieffektive bygninger. Det er billigt og biologisk nedbrydeligt, også.

"Naturen producerer denne slags materiale, " sagde seniorforfatter Liangbing Hu, en materialeforsker og ingeniør ved University of Maryland i College Park.

Håndtering af varme er et stort problem i de byer, vi bygger. Det er svært at holde varmen indendørs om vinteren og holde den udendørs om sommeren. De isoleringsmaterialer, der i øjeblikket anvendes, er ofte meget dyre at fremstille, både penge- og energimæssigt. De er normalt ikke biologisk nedbrydelige og bidrager i sidste ende til vores voksende lossepladser. Så videnskabsmænd har forsøgt at finde på billigere, mere miljøvenlige muligheder.

Hu har undersøgt egenskaberne af nanocellulose, nanometerskala versioner af cellulose, det hårde kulhydrat i planters cellevægge, der gør det muligt for træstammer at vokse sig stærke og høje. I disse utroligt små skalaer, cellulosefibre kan antage bemærkelsesværdige egenskaber, inklusive et styrke-til-vægt-forhold, der er omkring otte gange stålets.

Hu og hans team har allerede udviklet en stærk, tæt materiale, de kaldte supertræ, dels ved at fjerne noget af træets lignin - en kompleks polymer, der holder cellulose i træet sammen, næsten som lim - og hemicellulose, en anden bestanddel af trævæv.

Men for dette projekt, Hu og hans kolleger fjernede alt ligninet og det meste af hemicellulosen. Lignin er meget god til at lede varme - hvilket betyder, at det ville være en frygtelig isolator. Uden alt det lignin, det træagtige materiale blev rent hvidt, lader det reflektere indkommende lys i stedet for at absorbere det (hvilket også hjælper med at blokere for varme).

Hemmeligheden bag nanowoods isolerende egenskaber ligger til dels i dets struktur. Styrofoam er isotropisk:Det ser grundlæggende ens ud fra enhver vinkel. Men nanotræ er anisotropt:Fibrene er bundtet sammen parallelt, så det ser meget forskelligt ud fra forskellige vinkler. Varme kan let bevæge sig op og ned af fibrene, men kan ikke nemt krydse dem, især på grund af de luftspalter, der er tilbage efter at alt træagtigt fyldstof (lignin og hemicellulose) er blevet fjernet.

Forskerne fandt ud af, at nanotræet var lige så god en isolator som Styrofoam - lidt bedre, også selvom. Det overklassede langt andre materialer, også.

Oven i købet, nanowood var også let og kunne modstå tryk på 13 megapascal. Det er omkring 50 gange højere end isolatorer som celluloseskum og mere end 30 gange højere end de stærkeste af de kommercielt anvendte termiske isoleringsmaterialer, de sagde.

"Så vidt vi ved, styrken af ​​vores nanowood repræsenterer den højeste værdi blandt tilgængelige superisolerende materialer, " skrev undersøgelsens forfattere.

Endnu bedre, nanocellulose er let tilgængelig og relativt billig at forarbejde, potentielt koster så lidt som $7,44 per kvadratmeter. (Nøglen til at holde det bæredygtigt, Hu tilføjede, ville være at høste hurtigtvoksende træer som balsa, og lad langsomtvoksende træer være i fred.) Under de rette forhold, bakterier kan spise det, gør det biologisk nedbrydeligt.

"Når tykkelsen er mindre end 1 mm, nanowood skiven kan rulles og foldes, gør den velegnet til scenarier, der kræver fleksibilitet, såsom rørledninger i kemiske fabrikker og kraftværker, " skrev forfatterne.

Hu sagde, at sådan en stærk, letvægts, termisk isolerende biologisk nedbrydeligt materiale kan have en lang række fremtidige anvendelser. Det kunne bruges til at bygge skyskrabere, at fremstille biler, beskytter endda varmefølsom elektronik, om det er på jorden eller i rummet.

©2018 Los Angeles Times
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.