MADERA TRANSLUCIDA.
Un grupo de
investigadores del KTH Instituto
Real de Tecnología de Estocolmo de Suecia, ha desarrollado Madera Ópticamente Transparente,
un nuevo material de construcción que podría impactar
enormemente en la manera en que desarrollamos los proyectos de arquitectura.
Fuente:http://images.adsttc.com/media/images/5705/4f1e/e58e/ce85/8d00/022a/newsletter/0a.jpg?1459965721
COMPONENTES DE LA MADERA
·
La
Celulosa es la principal componente de las paredes celulares de los árboles. Es
una fibra vegetal que es similar a un cabello humano, cuya longitud y espesor
varía según el tipo de árbol.
·
Las hemicelulosas son heteropolisacáridos (polisacárido compuesto por más de un tipo de monómero), formado, en este caso un tanto especial,
por un conjunto heterogéneo de polisacáridos, a su vez formados por un solo
tipo de monosacáridos, en la madera pueden ser consideradas como la fracción
soluble en álcali y estable que se obtiene de la madera libre de extraíbles.
·
La lignina es el tercer
componente fundamental de la madera, presentándose entre el 15% y 35% de su
peso. La lignina es la substancia que los
productores de celulosa y papel quieren no ver en su madera, la manipulación
genética de árboles para producir menos lignina o un tipo de lignina diferentes
que podría ser más fácilmente retirada son de tremendo interés económico para
el sector forestal.
CARACTERÍSTICAS
Fuente:
http://porquebiotecnologia.com.ar/adc/uploads/img/ampliadas/96compycaract.JPG
Fuente:http://image.slidesharecdn.com/produccionbioetanollignocelulosico150326001243-conversion-gate01/95/produccion-bioetanol-lignocelulosico-5-638.jpg?cb=1427346836
Se trata de un proceso que elimina químicamente la Lignina de la madera, haciendo que se vuelva muy blanca. El sustrato poroso resultante da la apariencia a un color blanco, después se impregna a esa madera blanquecina con un polímero transparente, haciendo que las propiedades ópticas de ambos se igualen.
"Cuando se elimina la Lignina, la madera se vuelve muy blanca.
Pero debido a que la madera no es naturalmente
transparente, se logra ese efecto a través del trabajo
a nanoescala"
USOS.
La forma de utilización
de esta madera seria para la fabricar paneles traslúcidos que no sólo
podrían usarse en ventanas y fachadas para dejar pasar la luz solar sin
perder la privacidad, sino que además funcionarían de buena manera para cubrir
grandes superficies con células solares.
Las propiedades ópticas
del proyecto son
"sintonizables" al cambiar la fracción del volumen de celulosa. A continuacion se encuentra una explicación
detallada del proceso aquí.
SECCIÓN EXPERIMENTAL
Delignificación.
La madera de balsa con
una densidad de 160 kg / m3 se secó al 105 ± 3 ° C durante 24 h antes de la
extracción química. Las muestras secas
Se extrajeron utilizando
1% en peso de clorito sódico (NaClO2) con solución tampón de acetato (pH 4,6) a
80ºC. La muestra es de 20 mm x 20 mm, con un espesor de 0,6 ± 0,1, 1,0, 2,5 ±
0,1, 5,0 y 8,0 mm. El tiempo de reacción de las muestras con espesores debajo
de 3 mm fue de 6 h y 12 h para muestras con espesores mayores de 5 Y 8 mm. Se
realizaron más reacciones en muestras con dimensión de 100 mm × 100 mm × 1 mm
para mostrar la viabilidad de trabajar en muestras. Las muestras extraídas se
lavaron cuidadosamente con agua seguido de deshidratación usando el primer
etanol puro, luego un 1: 1 (Relación en volumen) de etanol y acetona, y
finalmente, pura acetona (paso a paso). Cada paso se repitió tres veces.
Fabricación de Madera Transparente.
Se hizo madera
transparente Por infiltración de la plantilla de madera deslignificada por un
molde prepolimerizado Metil metacrilato (MMA) y se calentó en un horno a 70 ° C
durante 4 h.
El monómero puro de MMA
se prepolimerizó a 75 ° C durante 15 min en matraz de fondo redondo de dos
cuellos con 0,3% en peso de 2,2 ' (2 - Metilpropionitrilo) como iniciador. Los
copolímeros prepolimerizados El MMA se enfrió a temperatura ambiente en agua
helada baño para terminar la reacción. Después de eso, la madera deslignificada
molde se infiltró en solución de MMA prepolimerizada bajo Vacío durante 30 min.
La infiltración al vacío se repitió tres veces para asegurar la infiltración
completa. Finalmente, la madera infiltrada fue intercalada Entre dos
portaobjetos de vidrio y envasados en papel de aluminio antes polimerización.
El proceso de polimerización se completó por calentamiento La muestra de madera
infiltrada en un horno a 70 ° C durante 4 h.
Caracterización.
La superficie y la
sección transversal de las muestras de madera Se observaron con un microscopio
electrónico de barrido por emisión de campo, que funcionan a una tensión de
aceleración de 1 kV.
La liofilización se llevó
a cabo en agua desionizada lavada y deslignificada Muestras de madera. La
sección transversal de las muestras se preparó Fracturado en flexión después de
enfriamiento con nitrógeno líquido. Todas las muestras se recubrieron
platino-paladio antes de la caracterización del SEM. (Microscopio electrónico
escaneando).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Delignificación y Caracterización.
La madera de varios
contiene un sistema celular altamente ordenado, aunque en maderas duras, el
tamaño del lumen (tamaño de poro interno).
Variación. La dispersión
de la luz tiene lugar en todas las interfaces entre biomacromolecules.
La pared celular y el
aire en la luz hueca y el espacio dentro de la Celdas fibrosas de madera. Esto
cambia el trayecto de la luz además, se produce una fuerte absorción de la luz
Debido a la naturaleza de los biopolímeros de madera en la pared celular. En particular,
la lignina es un absorbente fuerte y representa 80- 95% de la absorción de luz.
Con el fin de preparar madera, la lignina se eliminó primero para disminuir la
atenuación de la absorción.
Fuente: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biomac.6b00145
Figura 1. Delesificación de la madera:
(a) una imagen óptica de
madera antes (Arriba) y después (hacia abajo) de deslignificación. Bajo aumento
(b, c) imágenes De madera
original, mostrando la microestructura de madera. Bajo aumento
(d, e) imágenes de madera
deslignificada.
Sección transversal que
apoya la presencia de una madera bien preservada estructura.
Fuente: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biomac.6b00145
Figura 2. Estructura nanoporosa de la plantilla de madera:
(a) En la imagen de gran
aumento de la sección transversal de madera original que muestra la estructura nano de madera
(OW).
(b) En la imagen de gran
aumento de una sección transversal de madera deslignificada. Esto apoya una estructura
de madera bien conservada y demuestra características nanostructurales
incluyendo nanoporosity.
(c) Distribución del
tamaño de poro del análisis de desorción BET de OW y DLW
Demostrando la generación
de nanopores debido a la deslignificación. 2D SAXS patrones de OW (d) y DLW
(f) Intensidad 1D
extraída de
(d) y (e), las regiones
de integración se ilustran respectivamente por las regiones de líneas
discontinuas para la dirección horizontal (H) y la dirección vertical (V).
Fuente: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biomac.6b00145
Figura 3. Concepto de madera transparente.
(a) En la muestra
original de madera, sólo se transmite una pequeña fracción de luz (izquierda).
Después de MMA prepolimerizado
Infiltración y
polimerización completa a PMMA, se redujo la diferencia del índice de
refracción entre la pared celular y el lumen dando como resultado menos
dispersión de luz
Y mayor transparencia.
(b) La imagen óptica de
una muestra de madera transparente de 1,2 mm de espesor con un tamaño de 50 mm
× 20 mm sobre el sustrato con texto.
(c) Imagen SEM de baja
magnificación de sección transversal de madera transparente que muestra la
presencia de PMMA. Imagen SEM de gran aumento de transparencia madera de
sección transversal
(d) y superficie de
madera transparente
(e) indicar la
nanoestructura de celulosa bien conservada.
Fuente: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biomac.6b00145
Figura 4. Transmisión óptica de la madera transparente.
(a) Transmisión de
muestras de madera transparente con diferentes espesores;
(b) la dependencia de la
transmitancia óptica sobre la fracción volumétrica de celulosa, todas las
muestras tienen un espesor de aproximadamente 1,2 mm.
Fabricación de Madera Transparente
Madera delgada (DLW)
sigue siendo no transparente debido a la dispersión de la luz en el Interfaz
entre la pared celular y el aire en el lumen y entre las nanofibras de celulosa
y aire en la pared celular. Según la ley de Snell, la luz se difracta a medida
que se transmite a través de una interfaz. Cuanto mayor sea la diferencia en
los índices de refracción entre los dos medios, mayor será el ángulo de
difracción.
Cuando la luz se
transmite a través de la madera deslignificada, sólo una pequeña fracción de
luz mantiene su dirección original debido a La porosidad de madera a gran
escala (escala de 10 μm) y una capa refractiva Desajuste del índice entre el
aire (índice de refracción 1.0) y la madera Pared celular.
Fuente: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biomac.6b00145
Figura 5.
(A) Curvas de
esfuerzo-deformación en tensión uniaxial para madera transparente.
(B) micrografía SEM de
madera transparente que muestra la naturaleza nanofibrosa de la región de la
pared celular y la interacción favorable (unión) con PMMA en el espacio del
lumen;
(C) micrografía de
fractografía de SEM después de ensayos de tracción, que muestra las
características de la pared celular en una esquina entre tres células.
CONCLUSIÓN
La madera ópticamente
transparente se fabricó mediante infiltración en masa de MMA prepolimerizado,
comparado con el índice de refracción, en un nanoporoso Plantilla de madera
obtenida por eliminación de la Absorbente de la luz componente lignina. Alta
transmitancia óptica de 85% y neblina de 71% se logró en una madera
transparente Espesor de 1,2 mm. La transmitancia óptica disminuyó a medida que
la madera Espesor y la fracción volumétrica de celulosa, mientras que el aumentado
para los mismos cambios. La plantilla de madera celulósica podría comprimirse
para controlar la fracción volumétrica del refuerzo. Propiedades mecánicas de
madera transparente Reveló las sinergias entre la madera deslignificada, Ya que
ambos componentes mostraron propiedades mecánicas más bajas que la madera
ópticamente transparente. Madera transparente con un la fracción de volumen de
la plantilla de madera celulósica del 19% mostró dos veces como alta
resistencia y módulo como para PMMA puro. Por lo tanto, Este biocompuesto
nanoestructurado es a la vez un componente estructural (Propiedades mecánicas)
y una funcional (ópticamente transparente con neblina) material. La madera
ópticamente transparente es un excelente candidato a estructuras ligeras y de
bajo coste en transporte ventanas de células solares transparentes.
EL NUEVO CRISTAL
Lograr
que fuese transparente, en efecto, exigió añadir epoxi o poliepóxido a la
madera, un polímero termoestable que se endurece al mezclarse con un agente
catalizador o endurecedor. De este modo, lograron transparencia y resistencia.
Un producto dos veces más fuerte que vidrio orgánico, caracterizado por ser más
resistente que el vidrio convencional.
Los científicos afirman que puede ser utilizado en
sustitución de cualquier otra superficie transparente en la que habitualmente
se usa cristal.
Los paneles realizados con este tipo de madera también podrían ser
utilizados en la fabricación de ventanas y fachadas semitransparentes, es
decir en cualquier superficie en la que se quiera mantener en paso de la luz
sin perder la privacidad
Fuente: http://www.ecologiaverde.com/wp-content/2016/05/Madera-transparente-4.jpg
El material
aun no es completamente transparente (debido a las fibras de la madera
tratada), pero
resulta eficaz para la fabricación de células solares para que resulten más
económicas. El material también caracteriza
por sus capacidades mecánicas, siendo el doble de resistente que el
plexiglás, además de su baja densidad y una baja conductividad térmica.
Fuente: http://www.ecologiaverde.com/wp-content/2016/05/Madera-transparente-4.jpg
ENERGÍA SOLAR
Los
científicos también confían en poder encontrar nuevas soluciones de energía
fotovoltaica empleando este nuevo material. En concreto, creen que podría ser
utilizado para fabricar paneles solares avanzados.
La
idea sería aprovechar su transparencia para que la luz entrara más fácilmente a
través de unas “células trampa”, y luego la turbidez de la madera (que supera
el 70 por ciento) resultaría muy ventajosa para atrapar la luz. El objetivo no
sería otro que mantener la luz rebotando cerca de un panel solar, que haría su
trabajo absorbiéndola. De este modo, se buscaría lograr una mayor eficiencia.
ECO ARQUITECTURA
Como
es bien sabido, la madera es uno de los materiales de construcción más
utilizados del mundo. Se caracteriza por su tenacidad, baja densidad y
conductividad térmica o resistencia, entre otras propiedades mecánicas, además
de su durabilidad, accesibilidad. Eso sí, para que resulte sostenible además
debe proceder de fuentes renovables.
Fuente:http://www.bricopa.com/blog-img/madera-transparente-bricopa-02.jpg
La madera transparente podría aumentar aún más este uso,
pues sigue siendo barata y renovable, conserva otras de sus ventajas e
incrementa su resistencia, además de dejar pasar la luz. Todo un invento para
mejorar la luminosidad interior a través de cristaleras e incluso fachadas
translúcidas. Sería, en suma, “un material de construcción único”, apuntan sus
creadores.
RECURSO SOSTENIBLE.
La
sostenibilidad de la madera es un asunto polémico. Aunque es considerada un
recurso, abundante y renovable, solo si procede de cultivos controlados evita
la deforestación. De hecho, de poco sirve obtenerla de forma sostenible si a
largo plazo la masa arbórea mundial va a acabar desapareciendo, tal y como
advierten recientes estudios.
Si
el ritmo de deforestación se detiene y acabamos consiguiendo el tan necesario
equilibrio ambiental que proporcionan, el consumo de la madera certificada será
todo un éxito. De cualquier modo, la
plantación de árboles para su tala acabaría convirtiéndose en un absurdo o,
mejor, en un lujo que no podríamos permitirnos.
Fuente:http://www.ecologiaverde.com/wp-content/2016/05/Madera-transparente.jpg
DESVENTAJAS.
Como
posible desventaja de la madera transparente, dejemos apuntado el problema
ambiental que puede llegar a suponer el uso masivo de este tipo de resina,
incluso su posible efecto tóxico, que variará según la cantidad añadida. Y, sea
como fuere, también habría que tener en cuenta el impacto ambiental que
implique el proceso de eliminación de la lignina.
Es
decir, puesto que se trata de un producto recién inventado, todavía se
desconoce el ciclo de vida del producto. Básicamente, nos queda por conocer
algo tan importante como su impacto ambiental desde que se obtiene la materia
prima hasta que recorre toda la cadena de producción y distribución. Una
información clarificadora en la que entran en juego distintas variables que
determinan la mayor o menor inocuidad de sus ingredientes, su huella de carbono
y, en general, el impacto ambiental y efectos tóxicos que implica.
DUREZA DE LA MADERA
Según
la norma UNE
|
Dureza Resinosas
|
Clase
|
|
1 – 2
|
Blandas
|
|
2 – 4
|
Semiduras
|
|
4 - 20
|
Duras
|
|
Dureza Frondosas
|
Clase
|
|
0.2-1,5
|
Muy blandas
|
|
1,5-3
|
Blandas
|
|
3-6
|
Semiduras
|
|
6-9
|
Duras
|
|
9-20
|
Muy dura
|
La
clasificación según el método de Monnin.
|
Nombre
de la madera
|
Dureza (Monnin)
|
Tipo
|
F=frondosa R=resinosa
T=tropical
|
|
Abedul amarillo
|
>3
|
Semidura
|
F
|
|
Abedul de papel
|
>3
|
Semidura a dura
|
F
|
|
Abeto
|
-
|
Blanda
|
R
|
|
Alerce
|
-
|
Semidura
|
F
|
|
Álamo
|
-
|
|
F
|
|
Caoba americana
|
-
|
Blanda
|
R
|
|
Cedro cedrelo
|
-
|
Semidura
|
F
|
|
Cerezo guindo
|
>1,5
|
Blanda semidura
|
F
|
|
Ébano bingo
|
-
|
Dura
|
T
|
|
Enebro
|
-
|
Semidura a dura
|
T
|
|
Eucalipto
|
>3
|
Semidura
|
F
|
|
Gavilán
|
-
|
Semidura a dura
|
T
|
|
Olmo
|
-
|
Semidura a dura
|
F
|
|
Pino de Oregón
|
-
|
Blando
|
R
|
|
Tejo
|
-
|
Dura
|
R
|
Método de Jancka
|
Clasificación
|
Dureza Brinell (kp/mm^2)
|
Dureza Janka (kp/mm^2)
|
|
Muy blanda
|
<1
|
<150
|
|
Blanda
|
1 – 2
|
150 – 350
|
|
Semiblanda
|
2 – 4
|
350 – 650
|
|
Dura
|
4 – 8
|
650 – 900
|
|
Muy dura
|
>8
|
>900
|
|
Especie
|
Monnin (Perpendicular)
|
Brinell (perpendicular) (kp/mm^2)
|
Brinell (paralela) (kp/mm^2)
|
Janka (Perpendicular (kp/mm^2))
|
|
Abeto
|
1,5
|
1,2
|
3,2
|
-
|
|
Alerce
|
2,7
|
2,2
|
4,9
|
-
|
|
Balsa
|
0,2
|
0,25
|
0,55
|
-
|
|
Caoba
|
2,7
|
1,8
|
3,7
|
360
|
|
Samba
|
1,2
|
1,3
|
-
|
190
|
Fuente:http://www.adelamicha.com/assets/files/blog/1464034215_madera_1.jpg
