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La celulosa es el polímero biológico más abundante de la Tierra, es el principal elemento constitutivo de casi todas las plantas. Su estructura consiste básicamente en moléculas largas de glucosa que forman cadenas que se cruzan unas con otras, lo que le brinda el soporte a las células de las plantas. La principal fuente de celulosa proviene de los troncos de los árboles, en los que puede encontrarse como largas fibras embebidas en una matriz de lignina, otro polímero natural de fácil degradación.
En la mayoría de los procesos productivos actuales, se busca romper estas cadenas y fibras, obteniéndose suspensiones de celulosa en agua, que luego se utilizan por ejemplo, para fabricar papel. Como bien sabemos, las propiedades mecánicas del papel están bastante lejos de materiales como el Kevlar, con el que se fabrican la mayoría de los chalecos antibalas. Ahi es dónde las modernas técnicas de ingeniería de materiales entran en juego.
Si a esta pulpa se la continúa procesando, las fibras se van rompiendo, y van quedando nanofibrilas, en las cuales aparecen zonas con celulosa cristalina, cuyas cadenas están alineadas y bien ordenadas y otras zonas con celulosa amorfa. Los nanocristales de celulosa se obtienen disolviendo estas zonas amorfas, mediante un procesq llamado hidrólisis ácida, dejando solamente los sectores de celulosa cristalina, de altísima resistencia.
Los métodos actuales tienen un rendimiento de alrededor del 30%. El costo al que apuntan estos primeros proyectos es de alrededor de u$s 10 por kilogramo de CNC, pero se estima que en producción a gran escala podría llegar a costar 2 u$s/kg. Tienen una densidad de 1,6 gr/cc, un módulo elástico de unos 150 GPa y una resistencia máxima a la tracción de 10 GPa. Para poner un poco en contexto estos valores, en la tabla pueden ver una comparación con algunos materiales de alta resistencia y van a ver cómo le hace frente a la mayoría:
| Material | Módulo Elástico [GPa] |
Resistencia a la Tracción [GPa] |
|---|---|---|
| CNC | 150 | 7.5 |
| Kevlar 49 | 125 | 3.5 |
| Fibra de Carbono | 150 | 3.5 |
| Nanotubos de Carbono | 300 | 20 |
| Acero | 210 | 0.5 |
| Roble | 10 | 0.1 |
El único material que supera los valores de los CNC son los nanotubos de carbono, que tienen un costo unas 100 veces superior.
Las posibilidades que ofrecen los nanocristales de celulosa son increíbles, no sólo por su altísima resistencia mecánica y su transparencia, sino también porque se producen a partir de material de desecho, con lo cual los beneficios son por partida doble, económicos y ecológicos.
Fuente: Gizmag
Me llamaron mucho la atención los nanocristales de celulosa! Cada vez me impresiona más lo que logran con la nanotecnología y me deja algo de intriga también. Voy a tratar de empezar a leer algo al respecto para interiorizarme un poco más!!
Por cierto, muy buenos todos los artículos, muy interesantes!!
Saludos
Eze!
Viste qué increíble cómo están consiguiendo materiales a partir de otros materiales? Quién diría que en el corazón de la madera común y corriente se esconde algo tan resistente como el Kevlar o las fibras de carbono.
La nanotecnología todavía está en pañales, queda mucho para ver todavía!
Me alegra que te resulten interesantes los artículos
Saludos!
Me gustaría saber si con esto se podría hacer un chaleco superresistente.?
Gracias.
Miguel,
No te sabría decir, porque estimo que hay que tener en cuenta otras características (por ej. largo de fibras) de las cuales no se sabe mucho todavía, pero probablemente sea un buen sustituto del Kevlar en protecciones balísticas.
Saludos!