El tratamiento a presión, que consiste en colocar madera dentro de un tanque hermético a presión y forzar productos químicos en las tablas, se ha utilizado durante más de un siglo para ayudar a evitar el hongo que causa la pudrición de la madera en ambientes húmedos.
Ahora los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han desarrollado un nuevo método que algún día podría reemplazar el tratamiento a presión convencional como una forma de hacer que la madera no solo sea resistente a los hongos sino también casi impermeable al agua, y más aislante térmico.
El nuevo método, que se informará el 13 de febrero en la revista Langmuir y patrocinado conjuntamente por el Departamento de Defensa, el Programa de Investigación del Golfo y el Fondo de Investigación de Pregrado de Westendorf, implica la aplicación de una capa protectora de óxido de metal que tiene solo unos pocos átomos de espesor en toda la estructura celular de la madera.
Este proceso, conocido como deposición de capa atómica, ya se usa con frecuencia en la fabricación de microelectrónica para computadoras y teléfonos celulares, pero ahora se está explorando para nuevas aplicaciones en productos básicos como la madera. Al igual que los tratamientos a presión, el proceso se realiza en una cámara hermética, pero en este caso la cámara está a bajas presiones para ayudar a las moléculas de gas a impregnar toda la estructura de madera.
"Era realmente importante que este revestimiento se aplicara en todo el interior de la madera y no solo en la superficie", dijo Mark Losego, profesor asistente de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales. "La madera tiene poros relacionados conancho de un cabello humano o un poco más pequeño, y usamos estos agujeros como nuestros caminos para que los gases viajen a través de la estructura de la madera ".
A medida que las moléculas de gas viajan por esas vías, reaccionan con las superficies de los poros para depositar un revestimiento de óxido metálico conforme a escala atómica en todo el interior de la madera. El resultado es madera que arroja agua de su superficie y resiste la absorción de agua.incluso cuando está sumergido.
En sus experimentos, los investigadores tomaron pino de 2x4 terminado y los cortaron en pedazos de una pulgada. Luego probaron infundiendo la madera con tres tipos diferentes de óxidos metálicos: óxido de titanio, óxido de aluminio y óxido de zinc. Con cada uno, compararon elabsorción de agua después de mantener la madera debajo del agua durante un período de tiempo. De los tres, el óxido de titanio se desempeñó mejor al ayudar a la madera a absorber la menor cantidad de agua. En comparación, la madera no tratada absorbió el triple de agua.
"De las tres químicas que probamos, el óxido de titanio demostró ser el más efectivo para crear la barrera hidrofóbica", dijo Shawn Gregory, un estudiante graduado de Georgia Tech y autor principal del artículo. "Presumimos que esto es probable debido acómo los precursores químicos para el dióxido de titanio reaccionan con menos facilidad con las superficies de los poros y, por lo tanto, es más fácil penetrar profundamente en los poros de la madera ".
Losego dijo que existen los mismos fenómenos en los procesos de deposición de capa atómica utilizados para dispositivos microelectrónicos.
"Se sabe que estas mismas químicas precursoras de óxido de titanio penetran mejor y cubren de manera cómoda las nanoestructuras complejas en microelectrónica tal como lo vemos en la madera", dijo Losego. "Estas similitudes en la comprensión de fenómenos físicos fundamentales, incluso en lo que parecen ser muysistemas diferentes: eso es lo que hace que la ciencia sea tan elegante y poderosa "
Además de ser hidrofóbico, la madera tratada con el nuevo proceso de vapor también resiste el moho que eventualmente conduce a la pudrición.
"Curiosamente, cuando dejamos estos bloques en un ambiente húmedo durante varios meses, notamos que los bloques tratados con óxido de titanio eran mucho más resistentes al crecimiento de moho que la madera no tratada", agregó Gregory. "Sospechamos que esto tiene algoque ver con su naturaleza hidrofóbica, aunque podría haber otros efectos químicos asociados con el nuevo proceso de tratamiento que también podrían ser responsables. Eso es algo que nos gustaría investigar en futuras investigaciones ".
Otro beneficio más del nuevo proceso: la madera tratada con vapor era mucho menos termoconductora en comparación con la madera no tratada.
"Se presta mucha atención en la construcción de viviendas para aislar las cavidades entre los componentes estructurales de una casa, pero una gran cantidad de las pérdidas térmicas son causadas por los postes de madera", dijo Shannon Yee, profesora asociada enGeorge W. Woodruff School of Mechanical Engineering y coautor del artículo con experiencia en sistemas térmicos. "La madera tratada con este nuevo proceso puede ser hasta un 30 por ciento menos conductiva, lo que podría traducirse en un ahorro de hasta 2 millonesBTU de energía por vivienda por año "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por Josh Brown. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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