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Legno super e antiproiettile, dalla ricerca all’edilizia

Un team di ricerca USA ha messo a punto un trattamento che rende il legno super, con prestazioni migliori di acciai e leghe, ideale in edilizia e non solo

Il legno è conosciuto e apprezzato in edilizia per diversi suoi pregi caratteristici. Fin qui nulla di nuovo. Ciò che invece potrebbe essere una novità sensazionale è la possibilità di trasformare il legno in un materiale super resistente, pari o superiore ai migliori acciai o addirittura alle leghe hi-tech di titanio. Ed è proprio questo il frutto della ricerca condotta presso l’università americana del Maryland, da un team di ricerca guidato da Liangbing Hu, professore associato di Scienza e Ingegneria dei Materiali.

Lo scienziato e la sua équipe hanno messo a punto un metodo per addensare il legno, come spiegano bene in un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Nature.

Super legno, grazie alla ricerca

Hu e il suo team sono partiti da una considerazione: i materiali strutturali con prestazioni meccaniche eccezionali, come acciai e leghe, scontano un peso elevato e un impatto ambientale negativo; oppure sono frutto di processi produttivi complessi che conseguono costi elevati, come nel caso di compositi a base di polimeri e biomimetici. Il legno naturale è un materiale a basso costo e abbondante ed è stato usato per millenni come materiale strutturale per la costruzione di edifici e di oggetti d’arredo. Tuttavia, alcune prestazioni meccaniche del legno naturale, come la resistenza e la tenacità, ossia la capacità di assorbire energia di deformazione prima della rottura, non sono soddisfacenti per molte strutture e applicazioni ingegneristiche avanzate.

“Il pretrattamento con vapore, calore, ammoniaca o laminazione a freddo seguito da una addensazione, ha portato a migliorare le prestazioni meccaniche del legno naturale – spiegano gli scienziati su Nature – Tuttavia, i metodi esistenti comportano una addensazione incompleta e una mancanza di stabilità dimensionale, in particolare in risposta a ambienti umidi, e il legno trattato in questi modi può espandersi e indebolirsi”.

Il team allora ha escogitato una strategia “semplice ed efficace” come la definiscono per trasformare il legno naturale in un materiale strutturale ad alte prestazioni con un aumento di oltre dieci volte le proprietà di forza, tenacità e addirittura di resistenza balistica: proprio così, diventa resistente persino ai proiettili! Inoltre, a queste migliorie va aggiunta anche una maggiore stabilità dimensionale. Liangbing Hu scrive:

“il nostro processo in due fasi comporta la rimozione parziale di lignina ed emicellulosa dal legno naturale attraverso un processo di ebollizione in una miscela acquosa di NaOH (idrossido di sodio, più conosciuto come soda caustica – nda) e Na2SO3 (solfito di sodio) seguita da pressatura a caldo, che portano al totale collasso delle pareti cellulari e alla completa addensazione del naturale legno con nanofibre di cellulosa altamente allineate. Questa strategia ha dimostrato di essere universalmente efficace per varie specie di legno. Il nostro legno lavorato ha una forza specifica superiore a quella della maggior parte dei metalli e leghe strutturali, rendendola un'alternativa economica, dalle alte prestazioni e leggera”.

Le prospettive aperte grazie al super legno

I risultati del team “sembrano aprire la porta a una nuova classe di materiali leggeri”, afferma Ping Liu, professore associato di nanoingegneria presso la UCSD Jacobs School of Engineering. La scoperta non apre prospettive e potenzialità solo in ambito edilizio, ma in vari altri: per esempio in quello automobilistico dove i produttori di veicoli hanno spesso cercato di risparmiare peso passando dall'acciaio normale all'acciaio ad alta resistenza, dalle leghe di alluminio o dai materiali compositi in fibra di carbonio, ma sono materiali costosi. Inoltre il “super legno” si gioca un’altra carta pesante sui compositi in fibra di carbonio: non richiede adesivi costosi e che possono anche rendere i componenti difficili, se non impossibili, da riciclare.

Super resistente all'umidità e anche ai proiettili

I risultati sono impressionanti, evidenzia un articolo pubblicato su Scientific American. Il legno così trattato è tre volte più denso della sostanza non trattata, e la resistenza alla lacerazione è aumentata di oltre 10 volte. Non solo: può anche diventare circa 50 volte più resistente alla compressione e quasi 20 volte più rigido. Il “super legno” è anche sostanzialmente più duro, più resistente ai graffi e agli urti. Può anche essere modellato in quasi tutte le forme. Ma la cosa forse più importante è che il legno densificato è anche resistente all’umidità: nei test di laboratorio, i campioni compressi esposti a un’umidità estrema per più di cinque giorni si sono gonfiati meno del 10% e nei test successivi e una semplice mano di vernice ha eliminato interamente quel gonfiore.

Passiamo poi alle caratteristiche più impressionanti: un pannello sandwich di legno densificato a cinque strati e compensato ha fermato proiettili simulati sparati nel materiale, un risultato che Hu e il suo team suggeriscono potrebbe portare ad armature low cost. Il materiale non protegge così bene come un foglio di Kevlar dello stesso spessore e costa il 5% in più: ma siamo solo agli inizi ed è ipotizzabile che i costi scendano e l’interesse cresca esponenzialmente.

Autore

Andrea Ballocchi

Andrea Ballocchi

Andrea Ballocchi, giornalista e redattore free lance. Collabora con diversi siti dedicati a energie rinnovabili e tradizionali e all'ambiente. Lavora inoltre come copywriter e si occupa di redazione nel settore librario. Vive in provincia di Milano.

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