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La madera transparente ya es una realidad

Existen nuevos avances en el estudio de la madera transparente, que causó sensación por primera vez en marzo de 2016 cuando investigadores suecos del KTH Royal Institute of Technology descubrieron que podían eliminar la lignina de la madera, la molécula que la vuelve rígida y oscura en color y reemplazarlo con epoxi.

Los ingenieros de la Universidad de Maryland demostraron más tarde ese año que las ventanas de madera transparente podían proporcionar una iluminación natural más uniforme y uniforme y una mejor eficiencia energética que el vidrio. Este estudio fue publicado en el Journal of Advanced Materials .


La madera transparente también es más resistente que la madera tradicional, dicen los investigadores, y se puede utilizar en lugar de materiales menos respetuosos con el medio ambiente, como los plásticos. Potencialmente, podría transformar la arquitectura al habilitar estructuras novedosas, como ventanas portantes. Estos elementos también podrían producir mejoras en la eficiencia energética con respecto al vidrio u otros materiales tradicionales.

En febrero de 2019, un estudio publicado en el Journal of Materials Research reveló que un equipo de investigación en China desarrolló un nuevo proceso para eliminar la lignina de la madera en paneles más grandes. El objetivo de su estudio era dejar menos lignina en la madera para dejar más espacio para el epoxi, lo que daría como resultado muestras más transparentes ópticamente y más fuertes.

Para lograr esto, los investigadores cocinaron al vapor trozos de pino natural y tilo colocándolos en una rejilla sobre una solución acuosa hirviendo de peróxido de hidrógeno. Cuando desapareció el color amarillo de las muestras, lo que ocurrió entre dos y 12 horas, los investigadores enjuagaron las muestras con agua fría y etanol.


Los investigadores dicen que el vapor penetra las muestras de madera mejor que las soluciones blanqueadoras y deja compuestos de madera transparentes con la mitad del contenido de lignina de la madera transparente previamente hecha. Tras obtener muestras de 21 por 19 centímetros, el estudio reveló que esta técnica conserva la integridad estructural de la madera al mantener intacta la celulosa de las paredes celulares.

Se cree que el éxito de esta técnica de modificación por vapor se atribuye a cómo se corta la madera. Mientras que los investigadores en los estudios de 2016 cortaron a contrapelo para asegurarse de que los canales que extraían agua y nutrientes desde las raíces se encuentran a lo largo de la dimensión más corta de la ventana, el equipo de China cortó las fibras.


Lars Berglund, del Wallenberg Wood Science Center del KTH Royal Institute of Technology, señala que cuando la madera se corta a través de las fibras, las propiedades mecánicas no son muy buenas, por lo que este estudio puede ser menos interesante desde el punto de vista de la aplicación. La técnica de modificación por vapor debería estudiarse más a fondo utilizando varios cortes de madera para explorar más a fondo las propiedades mecánicas y la escalabilidad de la técnica.

Este avance en el estudio de la madera transparente nos acerca a la posibilidad de ventanas e invernaderos más ecológicos y energéticamente eficientes, que ha sido el objetivo de investigaciones previas.

Por ejemplo, el estudio de la UMD de 2016, dirigido por Liangbing Hu del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UMD y el Centro de Investigación de Energía, mostró que la madera transparente proporciona un mejor aislamiento térmico y deja pasar casi tanta luz como el vidrio, al tiempo que elimina el deslumbramiento y proporciona uniformidad. e iluminación interior constante.

Los canales en la madera dirigen la luz visible directamente a través del material, pero la madera transparente aún tiene todas las estructuras celulares que componían la pieza de madera original. A través de una propiedad llamada neblina, las estructuras celulares rebotan alrededor de la luz que incide en la superficie, lo que significa que la luz no brillará directamente en los ojos de alguien al mirar una ventana hecha de este material.

Los hallazgos del equipo se derivaron, en parte, de pruebas en pequeñas casas modelo con un panel de madera transparente en el techo que construyó el equipo. Las pruebas mostraron que la luz se distribuyó de manera más uniforme alrededor de un espacio con un techo de madera transparente que un techo de vidrio. Según Tian Li, autor principal del estudio de agosto de 2016, la madera transparente deja pasar un poco menos de luz que el vidrio, pero mucho menos calor.

“Es muy transparente, pero aún permite un poco de privacidad porque no es completamente transparente”, dijo Li. “Aprendimos que los canales en la madera transmiten luz con longitudes de onda alrededor del rango de longitudes de onda de la luz visible, pero que bloquea las longitudes de onda que transportan principalmente calor”.

Además, durante la Cumbre de Innovación ARPA-E 2017 del Departamento de Energía, Shell GameChanger organizó una competencia de lanzamiento titulada "Ideas energéticas para cambiar el mundo", donde Hu presentó a un panel de jueces su idea de hogares energéticamente eficientes mediante el uso de Ventanas de madera como aislantes térmicos.

Durante su presentación, Hu señaló que cuando la madera transparente se instala como un techo que aprovecha la luz del día, los canales de madera alineados de forma natural en el interior ayudan a guiar la luz del sol hacia la casa sin depender del ángulo del sol. Esta es una buena noticia para todos los gatitos indolentes que se sienten frustrados por tener que interrumpir sus siestas durante el día siguiendo constantemente el rayo de sol que entra por la ventana.

"[No depender del ángulo del sol] significa que su gato no tendría que levantarse de su agradable área de luz solar cada pocos minutos y moverse", dice Li. "La luz del sol permanecería en el mismo lugar. Además, la habitación estaría más iluminada en todo momento".

Fuente: woodworkingnetwork