Los materiales naturales modificados serán un componente esencial de un futuro sostenible, pero primero se necesita una comprensión detallada de sus propiedades. La forma en que el calor fluye a través de las paredes de las células de bambú se ha cartografiado mediante microscopía térmica de barrido avanzada. proporcionando una nueva comprensión de cómo las variaciones en la conductividad térmica están vinculadas a la elegante estructura del bambú. Los resultados, publicado en la revista Informes científicos , guiará el desarrollo de edificios más eficientes energéticamente y seguros contra incendios, hecho de materiales naturales, en el futuro.

El sector de la construcción representa actualmente entre el 30 y el 40% de todas las emisiones de carbono, debido tanto a la producción de materiales intensivos en energía (predominantemente acero y hormigón), y la energía utilizada para calentar y enfriar los edificios terminados. A medida que la población mundial crece y se basa cada vez más en pueblos y ciudades, Los enfoques tradicionales de construcción se están volviendo insostenibles.

Renovable Los materiales a base de plantas como el bambú tienen un enorme potencial para edificios sostenibles y energéticamente eficientes. Su uso reduciría drásticamente las emisiones en comparación con los materiales tradicionales, ayudando a mitigar el impacto humano sobre el cambio climático. Este enfoque también ayudaría a mantener el carbono fuera de la atmósfera al evitar que la madera se queme como combustible.

El estudio implicó escanear secciones transversales de tejido vascular de bambú, el tejido que transporta líquidos y nutrientes dentro de la planta. Las imágenes resultantes revelaron una intrincada estructura de fibra con capas alternas de paredes celulares gruesas y delgadas. Los picos de conductividad térmica dentro de la estructura de bambú coinciden con las paredes más gruesas, donde las cadenas de celulosa, el componente estructural básico de las paredes celulares de las plantas, se colocan casi paralelas al tallo de la planta. Estas capas más gruesas también le dan al bambú su fuerza y ​​rigidez. A diferencia de, las paredes celulares más delgadas tienen menor conductividad térmica debido a que las cadenas de celulosa están casi en ángulo recto con el tallo de la planta.

"La naturaleza es un arquitecto asombroso. El bambú está estructurado de una manera muy inteligente, "dijo Darshil Shah, investigador del Departamento de Arquitectura de la Universidad de Cambridge, quien dirigió el estudio. "Crece un milímetro cada noventa segundos, convirtiéndolo en uno de los materiales vegetales de más rápido crecimiento. A través de las imágenes que recopilamos, podemos ver que lo hace generando una estructura de fibra laminada cruzada de forma natural ".

Si bien se han realizado muchas investigaciones sobre la estructura celular del bambú en relación con sus propiedades mecánicas, casi nadie ha observado cómo la estructura celular afecta las propiedades térmicas del material. La cantidad de calefacción y refrigeración requerida en los edificios está fundamentalmente relacionada con las propiedades de los materiales de los que están hechos, particularmente la cantidad de calor que conducen y almacenan.

Una mejor comprensión de las propiedades térmicas del bambú proporciona información sobre cómo reducir el consumo de energía de los edificios de bambú. También permite modelar la forma en que los componentes de construcción de bambú se comportan cuando se exponen al fuego. para que se puedan incorporar medidas para hacer más seguras las construcciones de bambú.

"La gente puede preocuparse por la seguridad contra incendios de los edificios de bambú, ", dijo Shah." Para abordar esto correctamente, tenemos que comprender las propiedades térmicas del material de construcción. A través de nuestro trabajo podemos ver que el calor viaja a lo largo de la estructura que soporta las fibras gruesas de la pared celular en el bambú, así que si se expone al calor de un fuego, el bambú podría ablandarse más rápidamente en la dirección de esas fibras. Esto nos ayuda a descubrir cómo reforzar el edificio de manera adecuada ".

En el presente, Los productos como el bambú laminado se utilizan con mayor frecuencia como materiales para pisos debido a su dureza y durabilidad. Sin embargo, su rigidez y resistencia es comparable a la de los productos de madera sintética, haciéndolos adecuados también para usos estructurales. "La madera contralaminada es una opción popular de material de construcción de madera. Se fabrica pegando capas de madera aserrada, cada uno en ángulo recto con la capa de abajo, ", dijo Shah." Ver esto como una estructura natural en las fibras de bambú es inspiración para el desarrollo de mejores productos de construcción ".

El equipo de investigadores, de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena, también planea observar qué sucede con el flujo de calor en el bambú cuando su superficie se quema y forma carbonilla. El uso de microscopía térmica de barrido para visualizar la intrincada composición de las plantas también podría ser útil en otras áreas de investigación. como comprender cómo los cambios microestructurales en los tallos de los cultivos pueden hacer que se caigan en los campos y que se pierdan las cosechas.

Shah es miembro del Centro interdisciplinario para la innovación de materiales naturales de la Universidad de Cambridge, que tiene como objetivo promover el uso de la madera en la construcción mediante la modificación de las propiedades de la madera a escala de tejido para hacerla más confiable en condiciones ambientales cambiantes.