La investigación de la Universidad de Washington en St. Louis pronto puede conducir a materiales de fibra de carbono más livianos y fuertes y plásticos más fuertes con un impacto ambiental más suave. El principal ingrediente necesario para estas mejoras es la lignina, un compuesto que es esencial para la mayoría de las plantas pero que la industria considera un producto de desecho.

La clave para abrir el potencial de la lignina fue alterar químicamente algunas de sus propiedades. La lignina de enlace esterificado de alto peso molecular (HiMWELL) fue diseñada por el grupo de Joshua Yuan, profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Energética, Ambiental y Química de la Universidad de Washington en la Escuela de Ingeniería McKelvey de St. Louis.

La investigación fue publicada el 11 de agosto en la revista Matter .

Los investigadores sabían que, combinada con poliacrilonitrilo (PAN), la lignina HiMWELL de nuevo diseño podría convertirse en un precursor de una mejor fibra de carbono y que también podría permitir el desarrollo de plásticos reciclables con mejores propiedades.

La fibra de carbono ya es conocida por ser un material fuerte y rígido, pero liviano y de primera calidad. Se utiliza como refuerzo estructural en todo, desde raquetas de tenis hasta aviones, y los marcos de fibra de carbono reducen el peso y mejoran la seguridad en los vehículos de alta gama. Se ha incorporado en todos los lugares posibles en algunos de los súper e hipercoches más rápidos.

El trabajo anterior de Yuan identificó tres obstáculos principales para incorporar la lignina en la ecuación:ni la estructura química de la lignina ni su peso molecular son uniformes, lo que dificulta su combinación con otros polímeros. Y tiene una gran cantidad de grupos OH, un par reactivo de oxígeno e hidrógeno que atrae el agua, lo que no es ideal para construir un material rígido como la fibra de carbono. Estos descubrimientos inspiraron a Yuan y Jinghao Li, científico sénior de la Universidad de Washington, a rediseñar las estructuras de lignina.

Al desarrollar una técnica para alterar químicamente estas propiedades, dijo Yuan, "realmente hemos creado un tipo de lignina que es muy singular".

Cuando se combinó con PAN, la fibra de carbono basada en HiMWELL tuvo una resistencia a la tracción récord y mostró mejores propiedades mecánicas que la fibra de carbono estándar. Cuando se agregó a mezclas de polímeros reciclables, HiMWELL mejoró las propiedades mecánicas y también mejoró la protección UV.

"Finalmente, tenemos un camino tecnológico para que la lignina se use para fibras de carbono", dijo Yuan. Y tal vez algún día, "Convertirás estos desechos en el armazón de un automóvil". + Explora más

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