Os cientistas usaram fibras de nanocelulose para fazer um novo aerogel, que é resistente, transparente e termicamente isolante.
Cientistas Japoneses têm utilizado fibras de nanocelulose extraídos de plantas para criar um novo tipo de aerogel que é não somente transparente e termicamente isolante, mas também resistente mecanicamente.
Os aerogéis são materiais ultra leves, derivados por substituição do líquido num gel com gás. Na maioria das vezes feitos de sílica ou de carbono. Aerogéis têm uma estrutura esponjosa composta de nanopartículas ordenadas aleatoriamente e de poros comunicantes. Conhecido por sua densidade extremamente baixa, os aerogéis são excelentes isolantes térmicos, mas a sua natureza frágil pode limitar seus usos.
Em um esforço para criar um aerogel mais resistente, Tsuguyuki Saito e seus colegas da Universidade de Tóquio usaram um novo bloco de construção - fibras de nanocelulose. Produzida por plantas, estas fibras cristalinas têm boa elasticidade, força comparável com nanotubos de carbono e uma largura bastante homogênea de 3nm, graças à sua produção biossintética.
Dispersando fibras de nanocelulose oxidadas na água, a equipe criou um hidrogel onde as fibras individuais naturalmente foram montadas em um arranjo de cristal líquido. Depois de fixar a estrutura no lugar com ácido, que substituiu a água com etanol, submeteu-se o material resultante a secagem super crítica, deixando para trás um aerogel de nanocelulose.
No hidrogel, a maioria das nanofibras foram alinhados na mesma direção. Como resultado final, o aerogel é composto por uma estrutura bastante homogênea de fibras, ordenadas tridimensionalmente. "Comparado com aerogéis convencionais, os nossos são estruturalmente novos", diz Saito.
Em testes, a equipe descobriu que seu aerogel foi significativamente mais resistente do que com sílica convencional ou aerogéis de carbono. 'Quando você pressiona nossos aerogéis - a partir de um centímetro a 1 milímetro - eles não vão quebrar ", diz Saito. "Você também pode dobrar e dobrar o aerogel comprimido; aerogéis convencionais não podem fazer isso. 'A equipe descobriu que eles também foram capazes de melhorar a tenacidade do aerogel simplesmente pelo aumento da densidade das fibras no hidrogel inicial.
E enquanto o aerogel de nanocelulose é resistente mecanicamente, ainda mantém as propriedades transparentes e de isolamento térmico de um aerogel convencional. "A meu conhecimento esta é a primeira vez que estas três propriedades foram combinados em um aerogel", diz Saito.
Comentando o trabalho, Stephen Eichhorn, especialista em materiais de celulose da Universidade de Exeter, Reino Unido, diz: "Este é um aerogel verdadeiramente notável com combinação de propriedades de alta transparência, baixa condução térmica e resistência. Todas estas propriedades juntas, além do fato de ter também um material renovável - celulose ... O desafio agora é fabricar este material em grandes quantidades, para aplicações em massa '.
A equipe agora espera usar a técnica para criar novos aerogéis de carbono com uma estrutura semelhante e resistência mecânica.
Cientistas Japoneses têm utilizado fibras de nanocelulose extraídos de plantas para criar um novo tipo de aerogel que é não somente transparente e termicamente isolante, mas também resistente mecanicamente.
Os aerogéis são materiais ultra leves, derivados por substituição do líquido num gel com gás. Na maioria das vezes feitos de sílica ou de carbono. Aerogéis têm uma estrutura esponjosa composta de nanopartículas ordenadas aleatoriamente e de poros comunicantes. Conhecido por sua densidade extremamente baixa, os aerogéis são excelentes isolantes térmicos, mas a sua natureza frágil pode limitar seus usos.
Em um esforço para criar um aerogel mais resistente, Tsuguyuki Saito e seus colegas da Universidade de Tóquio usaram um novo bloco de construção - fibras de nanocelulose. Produzida por plantas, estas fibras cristalinas têm boa elasticidade, força comparável com nanotubos de carbono e uma largura bastante homogênea de 3nm, graças à sua produção biossintética.
Dispersando fibras de nanocelulose oxidadas na água, a equipe criou um hidrogel onde as fibras individuais naturalmente foram montadas em um arranjo de cristal líquido. Depois de fixar a estrutura no lugar com ácido, que substituiu a água com etanol, submeteu-se o material resultante a secagem super crítica, deixando para trás um aerogel de nanocelulose.
No hidrogel, a maioria das nanofibras foram alinhados na mesma direção. Como resultado final, o aerogel é composto por uma estrutura bastante homogênea de fibras, ordenadas tridimensionalmente. "Comparado com aerogéis convencionais, os nossos são estruturalmente novos", diz Saito.
Em testes, a equipe descobriu que seu aerogel foi significativamente mais resistente do que com sílica convencional ou aerogéis de carbono. 'Quando você pressiona nossos aerogéis - a partir de um centímetro a 1 milímetro - eles não vão quebrar ", diz Saito. "Você também pode dobrar e dobrar o aerogel comprimido; aerogéis convencionais não podem fazer isso. 'A equipe descobriu que eles também foram capazes de melhorar a tenacidade do aerogel simplesmente pelo aumento da densidade das fibras no hidrogel inicial.
E enquanto o aerogel de nanocelulose é resistente mecanicamente, ainda mantém as propriedades transparentes e de isolamento térmico de um aerogel convencional. "A meu conhecimento esta é a primeira vez que estas três propriedades foram combinados em um aerogel", diz Saito.
Comentando o trabalho, Stephen Eichhorn, especialista em materiais de celulose da Universidade de Exeter, Reino Unido, diz: "Este é um aerogel verdadeiramente notável com combinação de propriedades de alta transparência, baixa condução térmica e resistência. Todas estas propriedades juntas, além do fato de ter também um material renovável - celulose ... O desafio agora é fabricar este material em grandes quantidades, para aplicações em massa '.
A equipe agora espera usar a técnica para criar novos aerogéis de carbono com uma estrutura semelhante e resistência mecânica.
