El plástico nos da un peso ligero, material resistente y económico de usar, pero también ha provocado el apocalipsis plástico. Gran parte de los desechos plásticos no reciclados terminan en el océano, El último sumidero de la Tierra. Desglosado por las olas la luz del sol y los animales marinos, una sola bolsa de plástico puede convertirse en 1,75 millones de fragmentos de microplásticos. Esos microplásticos finalmente podrían terminar en nuestros cuerpos a través del pescado que comemos o el agua que bebemos.

Durante la evolución a largo plazo de la mayoría de las plantas de la tierra, Los materiales a base de celulosa se han desarrollado como sus propios materiales de soporte estructural. La celulosa en las plantas existe principalmente en forma de nanofibras de celulosa (CNF), que tienen excelentes propiedades mecánicas y térmicas. CNF, que puede ser derivado de plantas o producido por bacterias, es uno de los recursos totalmente verdes más abundantes de la Tierra. CNF es un bloque de construcción a nanoescala ideal para construir materiales macroscópicos de alto rendimiento, ya que tiene mayor resistencia (2 GPa) y módulo (138 GPa) que el Kevlar y el acero y un coeficiente de expansión térmica más bajo (0.1 ppm K ^-1 ) que el vidrio de sílice. Basado en este bloque de construcción de base biológica y biodegradable, La construcción de materiales estructurales sostenibles y de alto rendimiento promoverá en gran medida la sustitución del plástico y nos ayudará a evitar el apocalipsis del plástico.

Hoy en día, un equipo dirigido por el profesor Shu-Hong Yu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) informa un material estructural sostenible de alto rendimiento llamado placa de nanofibras de celulosa (CNFP) (Fig. 1a yc) que se construye a partir de bio- basado en CNF (Fig. 1b) y listo para reemplazar el plástico en muchos campos. CNFP tiene una alta resistencia específica (~ 198 MPa / (Mg m ^-3 )) - cuatro veces más alto que el del acero y más alto que el del plástico tradicional y la aleación de aluminio. Además, CNFP tiene una resistencia al impacto específica más alta (~ 67 kJ m ^-2 / (Mg m ^-3 )) que la aleación de aluminio y solo la mitad de su densidad (1,35 g cm ^-3 ).

A diferencia del plástico u otros materiales a base de polímeros, CNFP exhibe una excelente resistencia a temperaturas extremas y choque térmico. El coeficiente de expansión térmica de CNFP es inferior a 5 ppm K-1 de -120 ° C a 150 ° C, que está cerca de los materiales cerámicos, mucho más bajo que los polímeros y metales típicos. Es más, después de 10 veces de choque térmico rápido entre un horno a 120 ° C y los -196 ° C de nitrógeno líquido, CNFP mantiene su fuerza. Estos resultados muestran su extraordinaria estabilidad dimensional térmica, lo que permite que CNFP tenga un gran potencial para su uso como material estructural bajo temperaturas extremas y enfriamiento y calentamiento alternos. Debido a su amplia gama de materias primas y proceso de síntesis bioasistida, CNFP es un material de bajo costo:solo $ 0.5 / kg, que es más bajo que la mayoría de los plásticos. Con baja densidad, fuerza y ​​dureza excepcionales, y gran estabilidad dimensional térmica, todas esas propiedades de CNFP superan a las de los metales tradicionales, cerámicas y polímeros (Fig.1d y e), convirtiéndola en una alternativa de ingeniería de alto rendimiento y respetuosa con el medio ambiente, especialmente para aplicaciones aeroespaciales.

CNFP no solo tiene el poder de reemplazar el plástico y nos salva de ahogarnos en él, pero también tiene un gran potencial como la próxima generación de material estructural ligero y sostenible.

El estudio se informa en Avances de la ciencia .