発泡ポリスチレン（または「発泡スチロール」）は優れた絶縁体です。 それが、建物を断熱するのに人気のある素材である理由です。そして、これらの安価な小さなコーヒーカップが30分経っても舌を燃やしている理由です。 しかし、その環境の記録は、望まれるものを残しています。 それは非生分解性であり、誤ってそれを食べる動物に有害であり、潜在的な発癌物質から作られています。
メリーランド大学の研究者は、より良い、より環境に優しい代替品であることが証明できると言う超軽量の断熱材を開発しました。 小さな木材繊維から作られた材料は、ナノウッドと呼ばれています。 一般的な断熱材である発泡スチロールまたはシリカエアロゲルよりも少なくとも10度熱をブロックし、粉砕する前に発泡スチロールまたはシリカエアロゲルよりも少なくとも30倍以上の圧力をかけることができます。
材料科学者Liangbing Huの研究室で働いており、ポスドク研究員のTian Liは研究の主執筆者であり、今月ジャーナルScience Advancesで発表されました。
「私たちの知る限り、ナノウッドの強度は利用可能な超絶縁材料の中で最高の価値を表しています」と研究著者は書いています。
Tian Li、左、およびLiangbing Huはナノウッドの破片を保持しています。 （華謝/メリーランド大学） Huと彼のチームは、植物や樹木を硬くする繊維状材料のナノサイズバージョンであるナノセルロースに取り組んでいました。 ナノセルロースは、スチールの約8倍の優れた強度と重量の比を持っています。
ナノウッドの場合、チームは木材のセルロースを一緒に保持するポリマーであるリグニンを除去しました。 熱伝導体であるリグニンを除去すると、製品に強力な断熱機能が付与されました。 また、製品を白色にしたため、光が反射します。
研究者たちは、ナノウッドには環境に優しい建築材料として大きな可能性があると考えています。 Liを使用すると、エネルギーコストを「数十億ドル節約」できる可能性があります。 発泡スチロールのような従来の絶縁体が使用されている場合に使用することに加えて、ナノウッドの薄いストリップを丸めて成形し、パイプまたは他の湾曲した空間の内側を絶縁することができます。 また、ガラスやウールの絶縁体とは異なり、ナノウッドは肺を刺激したり、アレルギー反応を引き起こしたりしません。
「論文で説明されているように、ナノウッドについて印象的なことは、著者が開発した処理プロセスにより、木材の主要な特徴、特にナノからマクロまでの長さスケールにわたる階層構造を維持しながら、他の重要な特性を劇的に変更できることです」ナノマテリアルを研究しているバッファロー大学の化学および生物工学の教授であるマーク・スウィハートは言います。
木材などの天然素材の階層構造を総合的に再現することは非常に難しいとスウィハート氏は言いますが、メリーランド大学のプロセスは、ナノ構造材料を製造するほとんどの方法よりもシンプルで拡張性が高いようです。
Swihartは、ナノウッドがいつか商業市場で有用な材料になるかもしれないと考えていますが、しばらくはそうかもしれません。 「近い将来、この素材は、さまざまなタイプの発泡ボードなど、すでに大規模に生産されている代替品よりも本質的に高価になるでしょう」と彼は言います。 「これらの選択肢を上回る可能性があるとしても、同じ基本機能を実行する場合、市場への参入は非常に困難になります。」
メリーランド大学のチームは、ナノウッドの短期的な可能性についてより楽観的です。 彼らは、バルサのような急速に成長する木を使用して、材料をかなり安価かつ迅速に生産できると言います。 チームは現在、商用アプリケーションに取り組んでおり、製品が1年ほどで利用可能になると予想しています。
