‘¿Madera, crees en ello? Los ingenieros fortalecen la madera con nano de hierro ecológico

Usando este tipo de cambios químicos, los investigadores están creando nuevas formas de diseñar y diseñar y permanentemente. Alrededor de 181.5 mil millones de toneladas de madera se producen a nivel mundial cada año, es una de las fuentes de materiales renovables.

Investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la Florida Atlantic University, y colegas de la Universidad de Miami y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, querían saber si los minerales adictivos podrían fortalecer los muros de las células de madera. Se han investigado muy pocos estudios cómo la madera tratada se desempeña en varias escalas, y nadie ha fortalecido con éxito todas las piezas de madera al incorporar directamente minerales inorgánicos a las células de la célula.

El equipo de investigación se centró en un cierto tipo de madera dura conocida como Rang Pizaswood, que proviene de árboles anchos como roble, arce, cereza y nogal. Estos árboles contienen vasos grandes de color en la madera que transportan agua desde las raíces hasta las hojas. Para el estudio, los investigadores utilizaron una madera dura común, Red Ok en América del Norte e introdujeron mezclas de hierro en la madera a través de una reacción química fácil. Al combinar nitrato de ferrick con hidróxido de potasio, desarrollaron ferrehidrato, que se encuentra comúnmente en el suelo y el agua.

Los resultados del estudio publicado en la revista Contenido e interfaz de la aplicación ACSSe ha revelado que un método químico fácil y efectivo, que usa un mineral seguro, llamado hidróxido oxícico de hierro nano cristal, puede fortalecer las paredes de las pequeñas células dentro de la madera mientras agrega solo una pequeña cantidad de peso extra. Aunque la estructura interna se volvió más duradera, el comportamiento general de la madera, cómo se vuelve o se rompe, no hay cambios en una escala masiva. Esto es probable porque el tratamiento debilita la conectividad entre las células individuales, lo que afecta la forma en que el material permanece juntos en gran medida.

Estos resultados sugieren que, con el tratamiento químico adecuado, es posible aumentar la resistencia del material basado en la madera y otras plantas, sin su aumento de peso o daños al medio ambiente. Este material a base de bio puede reemplazar algún día los materiales de construcción tradicionales, como el acero y el concreto, como edificios largos, puentes, muebles y pisos.

“Al igual que muchos materiales naturales, como la madera, hay una estructura compleja con diferentes capas y características que tienen diferentes capas y características en diferentes escalas. Realmente para comprender cómo la madera está cargada y finalmente falla, es importante revisar estos diferentes niveles”, PhD, autor senior, autor senior, autor senior y autor senior del Departamento. En el Departamento de Ingeniería Biomédica, y en el Profesor Asistente, el Departamento de Ingeniería Bioquímica de FAU, “Schmidt College of Science”. Para probar nuestros supuestos, agregar pequeños cristales minerales a las paredes celulares los fortalecerá, hemos usado pruebas de nanoskal y macroscópica.

Para el estudio, los investigadores utilizaron herramientas modernas como la microscopía de fuerza de átomos (AFM) para probar madera a escala muy pequeña, lo que podría medir características como la dureza y la flexibilidad. En particular, utilizaron una técnica llamada AM-FM (Dimension-Irid-Physical Modelon), que vibra la punta AFM en dos frecuencias diferentes. Uno fabrica imágenes detalladas de la superficie de frecuencia, mientras que el otro mide la flexibilidad y el pegajoso del material. Este procedimiento les dio una visión precisa de cómo se cambiaron las células de madera después de tratarlas con minerales.

Además, el equipo realizó una prueba de nano inspiración dentro del microscopio electrónico de barrido (SEM), donde se suprimieron pequeñas investigaciones en la madera para medir su respuesta a la resistencia en diferentes áreas. Han realizado pruebas mecánicas estándar para eliminar su análisis, como la flexión sin muestras de madera tratadas y tratadas, de modo que se pueda evaluar su fuerza general y cómo están en estrés.

“Ver madera en diferentes superficies, desde estructuras de microscopio dentro de las paredes hasta toda la madera, desde todo el pedazo de madera, pudimos aprender más sobre la mejora química de los materiales naturales del mundo real”, dijo Merke.

Esta combinación de pruebas pequeñas y masivas ayudó a los investigadores a comprender cómo el tratamiento se vio afectado tanto por los detalles finos como por la fuerza general de madera de la madera.

“Esta investigación indica un desarrollo significativo en la ciencia de las sustancias sostenibles y un desarrollo significativo hacia la construcción y el diseño ecológico”, dijo Stella Batalama, decana de la Facultad de Ingeniería e Informática. “Al reforzar la madera natural a través de métodos conscientes del medio ambiente y efectivo de costo, nuestros investigadores son la base de una nueva generación de material basado en bio, que tiene la capacidad de reemplazar materiales tradicionales como el acero y el concreto en aplicaciones estructurales. Los efectos de este trabajo son mayores que la ingeniería.

Los co -autores del estudio son Steveen A. Swini, PhD. Graduado de FAU College of Engineering and Computer Science y Fau Charles E SC College of Science. Anim Lalani, PhD. Estudiante en la Universidad de Miami; Investigador de doctorado en Matthew El Marvin, PhD, Universidad de Miami. Estudiante graduado David González en el FAU College of Engineering and Computer Science. Profesor de Hassan Mahfoz, PhD, Departamento de Ingeniería Océana e Mecánica de FAU. Y Nevis Domingo-Marimon, PhD, científico de personal senior de I + D, grupo de microscopía de fuerza de átomos funcionales, líder grupal del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.