Materiali innovativi: nanocristalli di cellulosa al posto del kevlar

Arriva dall'America, precisamente dal Wisconsin, un materiale innovativo che, grazie alle sue qualità, potrebbe sostituire le fibre di carbonio e il kevlar. L'invenzione è del Forest Products Laboratory e permetterà di ottenere dalla cellulosa un materiale leggero e altamente resistente, composto da nanocristalli.

nanocellulosa
(Fibre di nanocellulosa)

IL PROCEDIMENTO

I nanocristalli vengono prodotti dalla lavorazione della polpa di legno, dalla quale bisogna estrarre la lignina, l'elemento che conferisce al legno rigidità e resistenza. Da questa si ricaveranno delle fibre di cellulosa, che resteranno sospese in acqua. Questi elementi misurano circa dieci micrometri di larghezza e un millimetro di lunghezza. Per rendere il composto resistente, bisogna poi sminuzzare ulteriormente le fibre di cellulosa, ottenendo un reticolo tridimensionale.

Per compattare il reticolo, il procedimento prevede la sua compressione e infine l'eliminazione dell'acqua con l'utilizzo di un acido. Quest'ultimo passaggio, in particolare, conferisce al materiale un alto livello di rigidezza e resistenza alla trazione.

QUALI SONO I VANTAGGI

Il primo vantaggio che può derivare dalla sostituzione del kevlar o del carbonio con i nanocristalli di cellulosa è certamente di natura economica, in quanto per la sua produzione, già di per sé non particolarmente costosa (i costi di produzione si aggirano intorno ai dieci dollari al chilo), si possono utilizzare gli scarti del legno, come segatura e trucioli. Ciò permette un riciclo di materiali di scarto e, allo stesso tempo, dà spazio al settore rurale anche in ambiti applicativi diversi dal solito, come sottolinea il Forest Products Laboratory.

L'utilizzo di un materiale naturale, peraltro rinnovabile, riduce l'utilizzo di combustibili fossili e le emissioni di gas serra per il processo di produzione. I nanocristalli di cellulosa sarebbero quindi ugualmente (o maggiormente, come promette il Fpl) resistenti ma più ecologici dei materiali ora in uso.

C'è però una controindicazione: il materiale non può essere utilizzato in un ambiente umido. La soluzione trovata dai ricercatori dl Laboratorio prevede l'utilizzo dei nanocristalli all'interno di un'imbottitura o il rivestimento con vernici speciali, che porrebbero rimedio alla proprietà idrofoba del materiale.

E GLI IMPIEGHI

La nanocellulosa può essere utilizzata per rinforzare carta e cartone, rendendone ampio l'impiego nelle tecniche di packaging, per il rinforzo di materie plastiche, nel settore degli additivi alimentari, dell'igiene e dei prodotti assorbenti e per numerose altre applicazioni.

Particolarmente interessanti sono gli utilizzi a cui i nanocristalli di cellulosa messi a punto dal Fpl sembrano destinati, come l'armatura leggera e il vetro balistico per il livello di trasparenza. Il materiale ha un alto potenziale di utilizzo anche nell'azienda aerospaziale, nell'elettronica, nell'industria medica.

Per questo progetto, il Forest Products Laboratory ha stanziato 1,7 milioni di dollari. L'impianto per la creazione dei nanomateriali è unico nel suo genere negli Stati Uniti e il laboratorio è oggi il principale produttore di nanocellulosa degli Usa.

AutoreClaudia Morelli

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