Il polistirene espanso (o "polistirolo") è un eccellente isolante. Ecco perché è un materiale popolare per gli edifici isolanti e perché quelle tazzine di caffè economico ti bruciano ancora la lingua dopo 30 minuti. Ma la sua documentazione ambientale lascia a desiderare. È non biodegradabile, dannoso per gli animali che lo mangiano accidentalmente e prodotto da potenziali agenti cancerogeni.
I ricercatori dell'Università del Maryland hanno sviluppato un materiale isolante ultraleggero che secondo loro potrebbe rivelarsi un'alternativa migliore, più ecologica. Il materiale, costituito da minuscole fibre di legno, si chiama nanowood. Blocca il calore di almeno 10 gradi meglio di polistirolo o aerogel di silice, un isolante comune, e può sopportare almeno 30 volte più pressione di polistirolo o aerogel di silice prima di essere schiacciato.
Lavorando nel laboratorio dello scienziato dei materiali Liangbing Hu, il ricercatore post dottorato Tian Li è l'autore principale dello studio, pubblicato questo mese sulla rivista Science Advances .
"Per quanto ne sappiamo, la forza del nostro nanowood rappresenta il valore più alto tra i materiali super isolanti disponibili", hanno scritto gli autori dello studio.
Tian Li, a sinistra e Liangbing Hu detengono pezzi di nanowood. (Hua Xie / Università del Maryland) Hu e il suo team avevano lavorato sulla nanocellulosa, le versioni nano-dimensionate del materiale fibroso che rende rigide le piante e gli alberi. La nanocellulosa ha un impressionante rapporto resistenza-peso, circa otto volte maggiore di quello dell'acciaio.
Per il nanowood, il team ha rimosso la lignina, il polimero che tiene insieme la cellulosa del legno. La rimozione della lignina, un conduttore di calore, ha conferito al prodotto risultante potenti capacità isolanti. Inoltre ha reso il prodotto bianco, il che significa che riflette la luce.
I ricercatori pensano che il nanowood abbia un enorme potenziale come materiale da costruzione verde. Usarlo potrebbe potenzialmente "risparmiare miliardi" nei costi energetici, afferma Li. Oltre ad usarlo dove vengono utilizzati isolanti tradizionali come polistirolo, è possibile arrotolare e modellare sottili strisce di nanowood per isolare l'interno di tubi o altri spazi curvi. E a differenza degli isolanti in vetro o lana, il nanowood non irrita i polmoni o provoca reazioni allergiche.
"Ciò che trovo impressionante sul nanowood, come descritto nel documento, è che il processo di trattamento che gli autori hanno sviluppato consente loro di mantenere le caratteristiche chiave del legno, in particolare la sua struttura gerarchica attraverso scale di lunghezza da nano a macro, mentre altera drammaticamente altre proprietà chiave, in particolare la conduttività termica e la riflettività ottica ", afferma Mark Swihart, professore di ingegneria chimica e biologica all'Università di Buffalo che studia i nanomateriali.
Ricreare sinteticamente le strutture gerarchiche di materiali naturali come il legno è estremamente difficile, afferma Swihart, ma il processo dell'Università del Maryland sembra essere più semplice e più scalabile della maggior parte dei metodi di produzione di materiali nanostrutturati.
Swihart pensa che un giorno il nanowood possa essere un materiale utile sul mercato commerciale, ma potrebbe volerci un po '. "Per il prossimo futuro, il materiale sarà intrinsecamente più costoso delle alternative già prodotte su larga scala, come vari tipi di pannelli in schiuma", afferma. "Anche se può superare queste alternative, se svolge la stessa funzione di base, entrare nel mercato sarà molto impegnativo."
Il team dell'Università del Maryland è più ottimista sul potenziale a breve termine di Nanowood. Dicono che il materiale può essere prodotto in modo abbastanza economico e rapido usando alberi a crescita rapida come la balsa. Il team sta attualmente lavorando su applicazioni commerciali e prevede che un prodotto sarà disponibile entro un anno circa.
