Creato legno artificiale resistente al fuoco e all'acqua

Un gruppo di ricercatori cinesi ha realizzato un nuovo materiale leggero e forte come il legno ma che è resistente al fuoco e all'acqua.

Immagine - Il legno artificiale creato dagli scienziati cinesi. Credit: From “Bioinspired Polymeric Woods,” by Zhi-Long Yu et al., in Science Advances, Vol. 4, No. 8; August 10, 2018

Come è stato realizzato il legno artificiale?

Per creare il legno sintetico, gli scienziati hanno preso una soluzione di resina polimerica e hanno aggiunto del chitosano, un polisaccaride derivato dagli esoscheletri dei gamberetti e dei granchi.

Successivamente la soluzione è stata liofilizzata producendo una struttura piena di piccoli pori e canali supportati dal chitosano. La resina è stata infine riscaldata a temperature fino a 200 °C per produrre dei legami chimici forti.

Il materiale risultante, descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Science Advances, ha una resistenza allo schiacciamento come il legno naturale, scrive Shu-Hong Yu, chimico dei materiali presso l'Università di scienza e tecnologia della Cina, Hefei. Una liofilizzazione più veloce crea pori e canali ancora più piccoli, ciò consente di rafforzare ulteriormente il materiale prosegue Yu.

Temperature di indurimento elevate aumentano sia i legami chimici all'interno della resina sia la resistenza del materiale. L'aggiunta di fibre artificiali o naturali al mix potrebbe incrementare ulteriormente le prestazioni del materiale.

Vantaggi del nuovo materiale rispetto al legno naturale

I legni naturali hanno dei vantaggi per quanto riguarda le prestazioni meccaniche, ma di solito soffrono di alcuni svantaggi come ad esempio la scarsa resistenza alla corrosione in condizioni non convenzionali. Le architetture del legno possono potenzialmente essere distrutte dalla corrosione di lunga durata dovuta all'idrofilia del legno. Per migliorare la resistenza alla corrosione, i legni naturali vengono sempre laccati oppure vengono modificati mediante la tecnologia del plasma a pressione atmosferica e trattamento corona per creare l'idrorepellenza con un aumento consistente dei costi e con processi produttivi più lunghi e complicati.

A differenza del legno naturale, il nuovo materiale non richiede anni per crescere. Inoltre è già idrorepellente e resistente alla corrosione: i campioni immersi in acqua pura (pH 7) e in una soluzione di acido solforico (pH 3) per 30 giorni hanno mantenuto intatte le loro caratteristiche di resistenza meccanica, viceversa i campioni di legno di balsa testati in condizioni simili hanno perso due terzi della loro forza e il 40% della loro resistenza allo schiacciamento.

Il nuovo materiale si accende con difficoltà e smette di bruciare non appena viene rimosso dalle fiamme.

I legni polimerici si distinguono anche da altri materiali sintetici come i materiali ceramici cellulari e i materiali aerogel in termini di resistenza specifica e proprietà di isolamento termico.

Possibili applicazioni del legno artificiale

Il legno artificiale potrebbe essere utilizzato per realizzare imballaggi resistenti agli urti, scrive Lennart Bergström, scienziato dei materiali presso l'Università di Stoccolma in Svezia, che non è stato coinvolto nella ricerca.

Inoltre la porosità del materiale potrebbe essere utilizzata per intrappolare molecole d'aria, ciò potrebbe renderlo adatto per la coibentazione degli edifici, aggiunge il ricercatore. Inoltre l'impiego di alternative eco-friendly alle resine polimeriche potrebbe aumentare l'interesse per il materiale. Tali nuovi materiali biomimetici potrebbero quindi diventare un'alternativa al legno naturale in tutti quegli ambienti che hanno condizioni climatiche estreme.

Lo studio “Bioinspired polymeric woods” è stato pubblicato su Science Advances.