La nueva supermadera supera a los metales en hazañas de fuerza

Al sumergir la madera en una mezcla de productos químicos y luego comprimirla y calentarla, los investigadores han creado un material más fuerte que el acero, escribe Sid Perkins para Scientific American.

Los científicos especializados en materiales llevan décadas trabajando -exprimiendo la madera, enfriándola y pasándola por rodillos , tratándola con amoníaco o vapor-, todo ello con el fin de crear un material fuerte y resistente a partir de un recurso relativamente renovable. La nueva madera es tres veces más densa que la natural y 12 veces más resistente, informan los investigadores en un nuevo estudio publicado en la revista Nature.

«Las maderas blandas como el pino o la balsa, que crecen rápido y son más respetuosas con el medio ambiente, podrían sustituir a las maderas de crecimiento más lento pero más densas, como la teca, en muebles o edificios», afirma Liangbing Hu, científico de materiales de la Universidad de Maryland, College Park, y uno de los autores del estudio, según un comunicado de prensa.

Otros métodos de «densificación» de la madera producen un material que tiende a expandirse hacia su tamaño y forma originales cuando la humedad ataca, dice Perkins. El nuevo método mejora la madera de forma que sea resistente a la humedad creando un resultado final más uniformemente denso.

«Este tipo de madera podría utilizarse en coches, aviones, edificios… cualquier aplicación en la que se utilice el acero», dice Hu a David Grossman, que informa para Popular Mechanics. Los rascacielos del futuro podrían incluso construirse con madera.

El proceso comienza sumergiendo la madera en un baño de hidróxido de sodio y sulfato de sodio. Estas dos sustancias químicas actúan conjuntamente para eliminar parcialmente la lignina y la hemicelulosa, dos polímeros que dan rigidez a las paredes celulares de las plantas. Lo más importante es que los productos químicos dejan intacta gran parte de la celulosa, un tercer polímero. Las paredes celulares de la madera se vuelven menos rígidas y más porosas. A continuación, el investigador presionó la madera mientras la calentaba a unos 100 grados centígrados. La madera tiene muchos canales naturales, llamados lúmenes, que discurren en la dirección del crecimiento. Estos canales y las paredes celulares se colapsan durante la parte de calentamiento y prensado del proceso de los investigadores y se forman nuevos enlaces de hidrógeno entre las moléculas de celulosa, endureciendo el material.

El resultado final, visto al microscopio, son capas de madera empaquetadas estrechamente, informan los investigadores en su artículo. El material final tiene una quinta parte del grosor original, pero una densidad tres veces mayor.

Los investigadores sometieron la madera densificada a una serie de pruebas para medir sus propiedades mecánicas. Probaron su capacidad para soportar una carga. Comprobaron su rigidez, su resistencia a la tracción (lo bien que aguanta las fuerzas de tracción) y su capacidad de flexión. En general, el resultado fue un trozo de madera áspero y difícil de manejar. En una prueba de humedad, la madera sólo se hinchó un 8,4%, sin dejar de ser resistente.

También dispararon un proyectil de acero contra la madera con una pistola de aire comprimido. Cinco capas del material juntas detuvieron un proyectil que se movía a la velocidad que podría tener un coche antes de una colisión, informa Mark Zastrow para Nature.

Los resultados fueron impresionantes, pero no suficientes para convencer a algunos expertos. Zastrow habló con Fred Kamke, de la Universidad Estatal de Oregón, que no participó en la nueva investigación. Kamke señaló que 24 capas de madera de álamo densificada fueron capaces de detener una bala de 9 mm disparada a 25 pies de velocidad sin necesidad de tratamiento químico. «Estos otros métodos son probablemente mucho menos costosos que un hervor de siete horas en una solución cáustica», dice.

Pero Hu y sus colegas siguen adelante con su «supermadera», informa Stu Borman para Chemical & Engineering News. Una empresa derivada llamada Inventwood espera comercializar la tecnología y ver un futuro de vehículos, aviones, contenedores de transporte, suelos, armaduras y más construidos con madera hervida, tratada y comprimida que es más fuerte que el acero.