Descubren cómo convertir la madera en un material tan resistente como el acero

Madrid

El acero y las aleaciones de titanio están considerados como materiales estructurales sintéticos de rendimiento excepcional en diversos campos. Sin embargo, son materiales caros, de gran peso y que requieren procesos de fabricación complejos. Mientras tanto, la madera es considerada como un material "abundante y de bajo coste". Un material que se ha utilizado durante cientos de años para la construcción de muebles y viviendas. Sin embargo, su rendimiento "no es satisfactorio" para muchas estructuras y aplicaciones de ingeniería avanzadas.

Por esa misma razón, y con el objetivo de aprovechar las propiedades de la madera, un grupo de ingenieros de la Universidad de Maryland (Estados Unidos) ha buscado la manera de convertir este material en uno tan resistente como el acero. Tras meses de investigación, tal y como aseguran en un artículo publicado en la revista de divulgación científica Nature, han sido capaces de desarrollar un tipo de madera hasta 12 veces más resistente que la convencional y 10 veces más dura a través de un nuevo proceso de densificación.

Un nuevo proceso de densificación más eficaz que el actual

Bajo el punto de vista del grupo de investigadores, los métodos existentes de densificación (como el pretratamiento con vapor, calor, amoníaco o laminado en frío) son "incompletos y carecen de estabilidad dimensional", a pesar de que mejoran el rendimiento de la madera. Los ingenieros opinan que, sobre todo el ambientes húmedos, la madera puede expandirse y debilitarse. Por esa misma razón, han desarrollado su propio proceso de densificación.

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El equipo, liderado por Liangbing Hu, asegura que la madera desarrollada a través de su técnica de la densificación puede llegar a ser más fuerte que el acero e incluso que varias aleaciones de titanio: "Este tipo de madera podría competir con el acero o incluso con las aleaciones de titanio, por ser tan fuerte y duradera. También es comparable a la fibra de carbono, pero mucho menos costosa".

Así funciona el proceso de densificación de la madera

Para que esto sea posible, el equipo de la Universidad de Maryland ha sometido a la madera en dos fases. En la primera, los ingenieros hirvieron la madera en una solución de hidróxido de sodio y sulfito de sodio. Gracias a ello, tal y como explican en su publicación, fueron capaces de eliminar de manera parcial la lignina y la hemicelulosa, que actúan en el desarrollo de las plantas.

Una vez hecho esto, la madera se prensa en caliente. Esto provoca el colapso de las paredes celulares de la madera y provoca la formación de fibras de celulosa que se alinean a escala nanométrica. Gracias a ello, la madera puede llegar a ser hasta 12 veces más resistente que la convencional.

Una ruta "muy prometedora" para el diseño de materiales de alto rendimiento

Según explica el equipo de ingenieros de la universidad estadounidense, esta estrategia es efectiva con "varias especies de madera". Por lo tanto, este nuevo proceso de densificación da paso a una ruta "muy prometedora para el diseño de materiales de alto rendimiento, tal y como explica el profesor de la Universidad de Brown, Huajian Gao: "El proceso proporciona una ruta muy prometedora para el diseño de materiales estructurales livianos y de alto rendimiento, con un tremendo potencial para una amplia gama de aplicaciones donde se desean alta resistencia, gran dureza y resistencia balística superior".

Por otro lado, el estudio asegura que gracias a esta técnica, las maderas blandas como el pino, que crecen rápido y son más respetuosas con el medio ambiente, "podrían reemplazar maderas de crecimiento más lento pero más densas como la teca en muebles o edificios". Es decir, las compañías podrían aprovechar las maderas blandas y porosas para la construcción o la creación de muebles (que a día de hoy no son viables), y evitar la sobrexplotación de la madera dura.

En definitiva, una nueva técnica para desarrollar una material tan resistente como el acero por mucho menos dinero. Entre los próximos retos del grupo de investigadores se encuentran algunos como conseguir escalar y acelerar el proceso de creación de este nuevo tipo de madera. Sin embargo, no prevén grandes dificultades para conseguirlo. Ahora, los científicos tratarán de aplicar esta madera a sectores reales con el objetivo de determinar su éxito.