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Materiais derivados de plantas, como a celulose, geralmente exibem propriedades de isolamento térmico. Um novo material feito de fibras de celulose em nanoescala mostra o inverso, alta condutividade térmica. Isso o torna útil em áreas anteriormente dominadas por materiais poliméricos sintéticos. Os materiais à base de celulose têm benefícios ambientais sobre os polímeros, portanto, pesquisas sobre isso podem levar a aplicações tecnológicas mais ecológicas onde a condutividade térmica é necessária.
A celulose é um componente estrutural chave das paredes celulares das plantas e é a razão pela qual as árvores podem crescer a tais alturas. Mas o segredo de sua força material, na verdade, está em suas fibras nanoscópicas sobrepostas. Nos últimos anos, muitos produtos comerciais usaram materiais de nanofibra de celulose (CNF) porque sua resistência e durabilidade os tornam um bom substituto para materiais à base de polímeros, como plásticos, que podem ser prejudiciais ao meio ambiente. Mas agora e pela primeira vez, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Junichiro Shiomi da Escola de Engenharia da Universidade de Tóquio investigou propriedades térmicas anteriormente desconhecidas do CNF, e suas descobertas mostram que esses materiais podem ser ainda mais úteis.
“Se você vir materiais derivados de plantas, como celulose ou biomassa lenhosa, usados em aplicações, normalmente são propriedades mecânicas ou de isolamento térmico que estão sendo empregadas”, disse Shiomi. “Quando exploramos as propriedades térmicas de um fio feito de CNF, no entanto, descobrimos que eles apresentam um tipo diferente de comportamento térmico, condução térmica, e é muito significativo, cerca de 100 vezes maior do que a biomassa lenhosa típica ou o papel de celulose. “
A razão pela qual o fio feito de CNF pode conduzir o calor tão bem é devido à forma como é feito. As fibras de celulose na natureza são muito desorganizadas, mas um processo chamado método de focalização de fluxo combina fibras de celulose, orientando-as da mesma maneira, para criar CNF. É esse feixe de fibras em forma de bastonete fortemente ligado e alinhado que permite que o calor seja transferido ao longo do feixe, enquanto em uma estrutura mais caótica ele dissiparia o calor mais facilmente.
“Nosso principal desafio foi como medir a condutividade térmica de amostras físicas tão pequenas e com grande precisão”, disse Shiomi. “Para isso, recorremos a uma técnica chamada medição de condutividade térmica do tipo T. Ela nos permitiu medir a condutividade térmica das amostras de fio CNF em forma de bastão que têm apenas micrômetros (um micrômetro igual a um milésimo de milímetro) de diâmetro . Mas o próximo passo para nós é realizar testes térmicos precisos em amostras bidimensionais semelhantes a têxteis.”
Shiomi e sua equipe esperam que suas investigações e futuras explorações sobre o uso de CNF como material termicamente condutor possam dar aos engenheiros uma alternativa a alguns polímeros prejudiciais ao meio ambiente. Em aplicações onde a transferência de calor é importante, como certos componentes eletrônicos ou computacionais, pode reduzir bastante as consequências de equipamentos eletrônicos descartados, ou lixo eletrônico, graças à natureza biodegradável do CNF e outros materiais à base de plantas.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Tóquio. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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