Los materiales naturales modificados serán un componente esencial de un futuro sostenible, pero primero se necesita una comprensión detallada de sus propiedades. La forma en que el calor fluye a través de las paredes de las células de bambú se ha mapeado mediante microscopía térmica de barrido avanzada, proporcionando una nueva comprensión de cómo las variacionesen conductividad térmica están vinculados a la elegante estructura del bambú. Los resultados, publicados en la revista Informes científicos , guiará el desarrollo de edificios más eficientes y seguros contra incendios, hechos de materiales naturales, en el futuro.
El sector de la construcción actualmente representa el 30-40% de todas las emisiones de carbono, debido tanto a la producción intensiva de energía de los materiales predominantemente acero y concreto como a la energía utilizada para calentar y enfriar los edificios terminados.la población crece y se basa cada vez más en pueblos y ciudades, los enfoques tradicionales de construcción se están volviendo insostenibles.
Los materiales renovables a base de plantas, como el bambú, tienen un enorme potencial para edificios sostenibles y energéticamente eficientes. Su uso reduciría drásticamente las emisiones en comparación con los materiales tradicionales, ayudando a mitigar el impacto humano sobre el cambio climático. Este enfoque también ayudaría a mantener el carbonofuera de la atmósfera al desviar la madera para que no se queme como combustible.
El estudio consistió en escanear secciones transversales de tejido vascular de bambú, el tejido que transporta fluidos y nutrientes dentro de la planta. Las imágenes resultantes revelaron una intrincada estructura de fibra con capas alternas de paredes celulares gruesas y delgadas. Picos de conductividad térmica dentro del bambúla estructura coincide con las paredes más gruesas, donde las cadenas de celulosa, el componente estructural básico de las paredes celulares de las plantas, se colocan casi paralelas al tallo de la planta. Estas capas más gruesas también le dan al bambú su resistencia y rigidez. Por el contrario, la célula más delgadalas paredes tienen una conductividad térmica más baja debido a que las cadenas de celulosa están casi en ángulo recto con el tallo de la planta.
"La naturaleza es un arquitecto increíble. El bambú está estructurado de una manera muy inteligente", dijo Darshil Shah, investigador del Departamento de Arquitectura de la Universidad de Cambridge, que dirigió el estudio. "Crece un milímetro cada noventa segundos, lo que lo convierte en unode los materiales vegetales de más rápido crecimiento. A través de las imágenes que recolectamos, podemos ver que lo hace al generar una estructura de fibra laminada cruzada de forma natural ".
Si bien se han realizado muchas investigaciones sobre la estructura celular del bambú en relación con sus propiedades mecánicas, casi ninguna ha analizado cómo la estructura celular afecta las propiedades térmicas del material. La cantidad de calefacción y refrigeración requerida en los edificios está fundamentalmente relacionada conlas propiedades de los materiales de los que están hechos, particularmente cuánto calor conducen y almacenan.
Una mejor comprensión de las propiedades térmicas del bambú proporciona información sobre cómo reducir el consumo de energía de los edificios de bambú. También permite modelar el comportamiento de los componentes de construcción de bambú cuando se exponen al fuego, de modo que se pueden incorporar medidas para hacer edificios de bambúmás seguro
"La gente puede preocuparse por la seguridad contra incendios de los edificios de bambú", dijo Shah. "Para abordar esto adecuadamente, debemos comprender las propiedades térmicas del material de construcción. A través de nuestro trabajo podemos ver que el calor viaja a lo largo de la gruesa celda que soporta la estructurafibras de pared en bambú, por lo que si se expone al calor del fuego, el bambú podría ablandarse más rápidamente en la dirección de esas fibras. Esto nos ayuda a encontrar la manera de reforzar el edificio adecuadamente ".
En la actualidad, los productos como el bambú laminado se usan más comúnmente como materiales para pisos debido a su dureza y durabilidad. Sin embargo, su rigidez y resistencia son comparables a los productos de madera de ingeniería, lo que los hace adecuados también para usos estructurales ".la madera es una opción popular de material de construcción de madera. Está hecha pegando capas de madera aserrada, cada una en ángulo recto con la capa inferior ", dijo Shah." Ver esto como una estructura natural en fibras de bambú es una inspiración para el desarrollo demejores productos de construcción "
El equipo de investigadores, de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena, también planea analizar qué sucede con el flujo de calor en el bambú cuando se quema su superficie y se forma carbón. El uso de microscopía térmica de barridovisualizar la compleja composición de las plantas también podría ser útil en otras áreas de investigación, como comprender cómo los cambios microestructurales en los tallos de los cultivos pueden hacer que se caigan en los campos y se pierdan cosechas.
Shah es miembro del Centro Interdisciplinario de Innovación de Materiales Naturales de la Universidad de Cambridge, cuyo objetivo es avanzar en el uso de la madera en la construcción modificando las propiedades de la madera a escala de tejido para hacerla más confiable en condiciones ambientales cambiantes.
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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