De origen vegetal, llega una novedosa alternativa al aluminio

Un equipo de investigadores del MIT ha logrado diseñar compuesto elaborado principalmente de nanocristales de celulosa mezclados con un porcentaje bajo de polímero sintético, que podría a ser un sustituto del aluminio. Descubriendo que la parte más fuerte de un árbol está en las paredes de sus células microscópicas. El material lo compone entre un 60 al 90% de CNC, hasta la fecha la porción más alta de CNC lograda en un compuesto.

La pared de una célula de madera está formada por fibras de celulosa, el polímero más abundante de la naturaleza y el principal componente estructural de todas las plantas y algas. Dentro de cada fibra se encuentran nanocristales de celulosa de refuerzo, o CNC, descritas como cadenas de polímeros orgánicos dispuestas en patrones cristalinos casi perfectos. En la nanoescala, los CNC son más fuertes y rígidos que el Kevlar. 

Si estos cristales pudieran transformarse en materiales en porciones significativas, los CNC podrían ser un camino para lograr conseguir plásticos más resistentes y sostenibles de origen natural.

El compuesto a base de celulosa llega a ser más fuerte y resistente que algunos tipos de huesos, más duro que las típicas aleaciones de aluminio. Además, el material posee una microestructura similar al ladrillo y mortero que iguala a la estructura del nácar.

"Al crear compuestos con CNC a alta carga, podemos dar a los materiales basados en polímeros propiedades mecánicas que nunca antes habían tenido", comentó A. John Hart, profesor de ingeniería mecánica, "Si podemos sustituir algún plástico basado en el petróleo por celulosa de origen natural, podría decirse que eso también es mejor para el planeta".

El equipo investigador logro conseguir la fórmula para el compuesto a base de CNC, que puede usarse tanto con impresión 3D como fundición tradicional. Usaron en tamaño de una moneda para probar la resistencia y dureza, y en forma de un diente para demostrar que podría usarse como implante dental, a base de celulosa. Pudiendo llegar a sustituir cualquier producto de plástico- que sean más fuertes, resistentes y sostenibles.

"Básicamente, deconstruimos la madera y la reconstruimos", dice Rao. "Tomamos los mejores componentes de la madera, que son los nanocristales de celulosa, y los reconstruimos para conseguir un nuevo material compuesto".

Para lograr probar el compuesto, el equipo logro convertirlo en gel, lo que permitió usarse en una impresora 3D o verterse en un molde para ser fundido. Al secarse las muestras, en material se contrajo dando como resultado, un compuesto sólido formado principalmente por nanocristales de celulosa.

Por ahora, el equipo continúa trabajando para lograr la resistencia a gran escala, evitando que objetos grandes puedan doblarse o agrietarse mientras ocurre el proceso de secado.

Para leer más sobre el avance del proyecto, puede visitar https://news.mit.edu/2022/plant-derived-composite-0210