Logrando el equilibrio perfecto entre suavidad y robustez, La madera de balsa es un material de elección para fabricar cualquier cosa, desde modelos de aeroplanos hasta palas de turbinas eólicas de tamaño completo. Científicos de Estados Unidos y China han abierto un nuevo campo de posibilidades para la balsa al secuestrar su estructura natural con tratamientos químicos y físicos para transformarla en una "esponja de carbón de madera" capaz de soportar la compresión repetida y otras condiciones mecánicas extremas. Su trabajo aparece el 1 de marzo en la revista. Chem .

"Nuestros resultados revelan que la balsa rígida e incompresible puede volverse altamente compresible mediante un tratamiento químico y un proceso de carbonización, produciendo una esponja de carbón de madera con compresibilidad mecánica y resistencia a la fatiga y sensibilidad de respuesta eléctrica que superan las de la mayoría de los materiales carbonosos comprimibles reportados, "dice el coautor principal Liangbing Hu, nanoingeniero y científico de materiales en la Universidad de Maryland, Escuela de Ingeniería A. James Clark de College Park (UMD). "Dado que esta esponja de carbón de madera se fabrica completamente a partir de madera natural con un método simple y rentable, el material de origen también es excepcionalmente renovable y sostenible, a diferencia de opciones populares como los nanotubos de carbono o el grafeno ".

Los autores lograron la arquitectura flexible pero resistente de la esponja de carbón de madera mediante el uso de productos químicos comunes para destruir las fibras rígidas de hemicelulosa y lignina que mantienen la estructura normal de la pared celular de la madera de balsa y luego calentando la madera tratada a 1, 000 ° C para convertir el material orgánico en carbono solo. El efecto neto del proceso fue colapsar lo repetido, regular, bolsillos rectangulares típicos de la microestructura de balsa y otras maderas y reemplazarlos con una pila de ondulados, entrelazado láminas de carbono en forma de arco, comparado por Hu con un cruce entre un resorte en espiral y un panal de abejas.

Mientras que la madera carbonizada normal, obtenido solo del paso de calentamiento sin modificaciones químicas, es tan frágil que cualquier fuerza aplicada razonable lo pulveriza irreversiblemente en cenizas y polvo, la esponja de carbón de madera resistió y se recuperó de una compresión sustancial de hasta 10, 000 ensayos consecutivos antes de que se produjera la deformación. Este rendimiento inicialmente sorprendió al equipo de investigación, que también estaba encabezada por Teng Li, ingeniero mecánico de la Universidad de Maryland, College Park, y Jia Xie, ingeniero eléctrico en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (China).

Después de realizar más pruebas mecánicas y eléctricas en la esponja, los investigadores pudieron incorporar una rebanada en un prototipo de sensor de tensión adecuado para sujetarlo a un dedo humano, una calidad deseable para su uso en dispositivos electrónicos portátiles de control de la salud o fitness.

Los investigadores creen que el material de esponja de carbón de madera también podría incorporarse en dispositivos de purificación de agua y tecnologías de almacenamiento y conversación de energía. como supercondensadores y baterías recargables. "Las abundantes aplicaciones ilustran el valor de una estrategia que explora los potenciales ocultos de los materiales naturales, como árboles, inspirándose en otras estructuras y fuentes naturales, "Hu dice.