Esponja de madeira suporta 10.000 ciclos de compressão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/03/2018

A madeira é transformada em uma pilha de folhas de carbono que não se quebram quando comprimidas (embaixo), voltando repetidamente ao formato original.
[Imagem: University of Maryland]

Espuma de madeira

A madeira pode ser convertida diretamente em uma esponja de carbono capaz de suportar repetidos ciclos de compressão e outras condições mecânicas extremas.

E esta nova esponja de carbono de madeira supera vários fatores limitantes de outras esponjas leves e compressíveis porque é mais simples, mais barata de ser produzida e mais ambientalmente amigável.

Isto a torna de interesse em uma ampla gama de aplicações, incluindo baterias, filtros para tratamento de água e componentes eletrônicos.

"Nossos resultados revelam que a [madeira] rígida e incompressível pode se tornar altamente compressível por um processo de tratamento químico e carbonização, resultando em uma esponja de carbono com compressibilidade mecânica, resistência à fadiga e sensibilidade à resposta elétrica que ultrapassa os dos materiais carbonáceos compressíveis mais conhecidos," disse o professor Liangbing Hu, da Universidade de Maryland, nos EUA.

Esponja de carbono

A arquitetura flexível e resiliente da esponja de carbono de madeira foi obtida usando produtos químicos comuns para destruir a hemicelulose rígida e as fibras de lignina que mantêm a estrutura normal da parede celular da madeira. Em seguida, a madeira assim tratada é aquecida até 1.000º C, para transformar o material orgânico em carbono puro, de forma muito similar à fabricação de carvão vegetal.

A espuma de carbono é leve como um aerogel, aqui suportada por sementes de dente-de-leão.
[Imagem: Chen et al.]

O efeito líquido do processo é colapsar as unidades regulares e retangulares típicas da microestrutura da madeira e substituí-las por uma pilha de folhas de carbono semelhantes a arcos, onduladas e interligadas, que os pesquisadores comparam a um híbrido entre uma mola e um favo de mel.

Enquanto outras esponjas de carbono fabricadas até agora - como o aerogel de carbono - se transformam em pó com um simples apertar de dedos, o novo material suportou até 10.000 ciclos de compressão antes de se deformar.

"Nosso processo de criação da esponja de carbono é exclusivo porque preservamos a estrutura da madeira. Isso torna a esponja altamente compressível e resistente ao estresse. Isso significa que o desempenho da nossa esponja de carbono de madeira é um dos melhores entre todos os materiais carbonáceos leves e compressíveis já relatados," disse o pesquisador Chaoji Chen.

Para demonstrar a versatilidade do material - além das suas propriedades mecânicas - os pesquisadores incorporaram uma fatia da espuma de madeira em um protótipo de sensor de deformação adequado para se ligar a um dedo humano, uma qualidade desejável para uso em aparelhos de monitoramento da saúde e de práticas esportivas.

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