Ekspandirani polistiren (ili stiropor) je izvrstan izolator. Zato je to popularan materijal za izoliranje zgrada - i zašto vam one jeftine šalice deli kave i dalje peku jezik nakon 30 minuta. Ali njegov ekološki zapis ostavlja nešto što želi. Nebiorazgradljiv je, štetan za životinje koje ga slučajno pojedu, a napravljen je od potencijalnih kancerogenih tvari.
Istraživači sa Sveučilišta u Marylandu razvili su vrlo lagan izolacijski materijal za koji kažu da bi se mogao pokazati boljom, ekološki prihvatljivijom alternativom. Materijal izrađen od sićušnih drvenih vlakana naziva se nanowood. Blokira toplinu barem 10 stupnjeva bolju od stiropora ili silikagela, uobičajeni izolator, a prije drobljenja može uzeti barem 30 puta veći pritisak od stiropora ili silikagela.
Radeći u laboratoriju znanstvenika Liangbing Hu, postdoktorski istraživač Tian Li vodeći je autor studije koja je ovog mjeseca objavljena u časopisu Science Advances .
"Koliko nam je poznato, čvrstoća nanog drveta predstavlja najveću vrijednost među dostupnim super izolacijskim materijalima", napisali su autori studije.
Tian Li, lijevo i Liangbing Hu drže komade nanovinova. (Hua Xie / Sveučilište Maryland) Hu i njegov tim radili su na nanocelulozi, inačicama vlaknastih materijala nano veličine koje čine biljke i drveće krute. Nanoceluloza ima impresivan omjer snage i mase, oko osam puta veći od čelika.
Za nanowood, tim je uklonio lignin, polimer koji drži celulozu drva zajedno. Uklanjanje lignina, toplinskog vodiča, daje dobivenom proizvodu snažne izolacijske mogućnosti. Proizvod je također postao bijeli, što znači da odražava svjetlost.
Istraživači misle da nanowood ima ogroman potencijal kao zeleni građevinski materijal. Li bi pomoću toga mogao "uštedjeti milijarde" na troškovima energije, kaže Li. Osim što se koriste tamo gdje se koriste tradicionalni izolatori poput stiropora, tanke se trake od nano-drva mogu kotrljati i oblikovati za izoliranje unutrašnjosti cijevi ili drugih zakrivljenih prostora. Za razliku od izolatora od stakla ili vune, nanowood ne nadražuje pluća niti izaziva alergijske reakcije.
„Ono što smatram impresivnim u vezi s nanowoodom, kako je opisano u radu, jest da postupak obrade koji su autori razvili omogućava im da zadrže ključne karakteristike drveta - posebno njegovu hijerarhijsku strukturu duž cijelih ljestvica od nano do makro, dok dramatično mijenja druga ključna svojstva., posebno toplinsku provodljivost i optičku reflektivnost ", kaže Mark Swihart, profesor kemijskog i biološkog inženjerstva na Sveučilištu u Buffalu koji proučava nanomaterijal.
Sintetički rekreirati hijerarhijske strukture prirodnih materijala poput drveta izuzetno je teško, kaže Swihart, ali čini se da je na Sveučilištu u Marylandu proces jednostavniji i skalabilniji od većine metoda proizvodnje nanostrukturiranih materijala.
Swihart smatra kako će nanowood jednog dana biti koristan materijal na komercijalnom tržištu, ali može proći neko vrijeme. "U doglednoj budućnosti materijal će biti sam po sebi skuplji od alternativa koje su već proizvedene u velikom obimu, poput raznih vrsta pjenaste ploče", kaže on. "Iako bi mogao nadmašiti te alternative, ako obavlja istu osnovnu funkciju, ulazak na tržište bit će vrlo zahtjevan."
Tim sa Sveučilišta Maryland više je optimističan u pogledu dugoročnih potencijala nanowooda. Kažu da se materijal može proizvesti prilično jeftino i brzo pomoću brzorastućih stabala poput balze. Tim trenutno radi na komercijalnim aplikacijama i očekuje da će proizvod biti dostupan nakon godinu dana.
