Paisutettu polystyreeni (tai ”styroksi”) on erinomainen eriste. Siksi se on suosittu materiaali rakennusten eristämiseen - ja miksi nuo halvat pienet kupilliset deli-kahvia polttavat kielesi vielä 30 minuutin kuluttua. Mutta sen ympäristörekisteri jättää jotain toivomisen varaa. Se ei hajoa biologisesti, on haitallista eläimille, jotka syövät sen vahingossa, ja on valmistettu mahdollisista syöpää aiheuttavista aineista.
Marylandin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet erittäin kevyen eristemateriaalin, jonka mukaan he voisivat osoittautua paremmaksi, ympäristöystävällisemmäksi vaihtoehdoksi. Pienistä puukuiduista valmistettua materiaalia kutsutaan nanowoodiksi. Se estää lämpöä vähintään 10 astetta paremmin kuin styroksi- tai silikageeli, tavallinen eriste, ja se voi kestää vähintään 30 kertaa enemmän paineita kuin styroksi- tai silikageeli ennen murskaamista.
Materiaalitieteilijä Liangbing Hu: n laboratoriossa työskentelevä tutkija Tian Li on tutkimuksen pääkirjailija, joka julkaistiin tässä kuussa Science Advances -lehdessä.
"Parhaan tietomme mukaan nanowoodin lujuus edustaa suurinta arvoa saatavissa olevista supereristävistä materiaaleista", kirjoitti tutkimuksen kirjoittajat.
Tian Li, vasen ja Liangbing Hu, pitävät palasia nanopuusta. (Hua Xie / Marylandin yliopisto) Hu ja hänen tiiminsä olivat työskennelleet nanoselluloosan, kuitumateriaalin nanokokoisten versioiden, jotka tekevät kasveista ja puista jäykkiä. Nano-selluloosan vahvuus / paino-suhde on noin kahdeksan kertaa suurempi kuin teräksen.
Nanopuuhun ryhmä poisti ligniinin, polymeerin, joka pitää puun selluloosaa yhdessä. Ligniinin, lämmönjohtimen, poistaminen antoi tuloksena olevalle tuotteelle tehokkaat eristysominaisuudet. Se myös muutti tuotteesta valkoisen, mikä tarkoittaa, että se heijastaa valoa.
Tutkijoiden mielestä nanowoodilla on valtava potentiaali vihreänä rakennusmateriaalina. Sen käyttäminen voi säästää miljardeja energiakustannuksia, Li sanoo. Sen lisäksi, että sitä käytetään, kun käytetään perinteisiä eristeitä, kuten styroksivaahtoa, ohuita nanopuuliuskoja voidaan valssata ja muotoilla putkien tai muiden kaarevien tilojen sisäpintojen eristämiseksi. Ja toisin kuin lasi- tai villaeriste, nanowood ei ärsytä keuhkoja tai aiheuta allergisia reaktioita.
”Mielestäni nanowoodista on vaikuttavaa, kuten artikkelissa kuvaillaan, että kirjoittajien kehittämä käsittelyprosessi antaa heille mahdollisuuden pitää puun tärkeimmät piirteet - etenkin sen hierarkkinen rakenne pituusasteikolla nanosta makroon, muuttaen samalla dramaattisesti muita keskeisiä ominaisuuksia, etenkin lämmönjohtavuus ja optinen heijastavuus ”, sanoo Buffalon yliopiston kemian ja biologisen tekniikan professori Mark Swihart, joka tutkii nanomateriaaleja.
Luonnollisten materiaalien, kuten puun, hierarkkisten rakenteiden uudelleen syntetisointi on erittäin vaikeaa, Swihart sanoo, mutta Marylandin yliopiston prosessi näyttää olevan yksinkertaisempi ja skaalautuvampi kuin useimmat nanorakenteisten materiaalien valmistusmenetelmät.
Swihartin mielestä nanowood voi olla eräänä päivänä hyödyllinen materiaali kaupallisilla markkinoilla, mutta se voi kestää jonkin aikaa. "Lähitulevaisuudessa materiaalista tulee luonnostaan kalliimpaa kuin jo suuressa mittakaavassa tuotetut vaihtoehdot, kuten erityyppiset vaahtolevyt", hän sanoo. "Vaikka se voi ylittää nämä vaihtoehdot, jos se suorittaa saman perustoiminnon, markkinoille pääsy on erittäin haastavaa."
Marylandin yliopiston tiimi suhtautuu optimistisemmin nanowoodin lähiajan potentiaaliin. He sanovat, että materiaali voidaan tuottaa melko halvalla ja nopeasti nopeasti kasvavilla puilla, kuten balsa. Ryhmä työskentelee parhaillaan kaupallisissa sovelluksissa ja odottaa tuotteen olevan saatavana noin vuoden kuluttua.
