Utvidet polystyren (eller “Styrofoam”) er en utmerket isolator. Derfor er det et populært materiale for isolering av bygninger - og hvorfor de billige, små koppene med delikatekaffe fortsatt brenner tungen etter 30 minutter. Men miljøposten overlater noe å være ønsket. Den er ikke-nedbrytbar, skadelig for dyr som ved et uhell spiser den, og er laget av potensielle kreftfremkallende stoffer.
Forskere ved University of Maryland har utviklet et superlett isolasjonsmateriale de sier kan vise seg å være et bedre og mer miljøvennlig alternativ. Materialet, laget av bittesmå trefibre, kalles nanowood. Det blokkerer varme minst 10 grader bedre enn Styrofoam eller silica airgel, en vanlig isolator, og det kan ta minst 30 ganger mer trykk enn Styrofoam eller silica airgel før den blir knust.
Arbeider i laboratoriet for materialforsker Liangbing Hu, er postdoktor Tian Li hovedforfatter på studien, publisert denne måneden i tidsskriftet Science Advances .
"Så langt vi kjenner til, representerer styrken til nanowood den høyeste verdien blant tilgjengelige superisolerende materialer, " skrev forfatterne.
Tian Li, venstre, og Liangbing Hu holder stykker nanowood. (Hua Xie / University of Maryland) Hu og teamet hans hadde jobbet med nanocellulose, de nano-store versjonene av det fibrøse materialet som gjør planter og trær stive. Nanocellulose har et imponerende styrke-til-vekt-forhold, omtrent åtte ganger større enn stål.
For nanowood fjernet teamet ligninet, polymeren som holder cellulosen av tre sammen. Å fjerne ligninet, en varmeleder, ga det resulterende produktet kraftige isolasjonsevner. Det gjorde også produktet hvitt, noe som betyr at det reflekterer lys.
Forskerne mener nanowood har et enormt potensiale som et grønt byggemateriale. Å bruke det kan potensielt "spare milliarder" i energikostnader, sier Li. I tillegg til å bruke det der tradisjonelle isolatorer som Styrofoam brukes, kan tynne strimler av nanowood rulles og formes for å isolere innsiden av rør eller andre buede rom. Og i motsetning til glass- eller ullisolatorer, irriterer ikke nanowood lungene eller forårsaker allergiske reaksjoner.
"Det jeg synes er imponerende med nanowood, som beskrevet i papiret, er at behandlingsprosessen som forfatterne utviklet gjør at de kan beholde viktige trekk ved tre - spesielt dens hierarkiske struktur på tvers av lengdeskala fra nano til makro, samtidig som de andre viktige egenskapene dramatisk endres, spesielt termisk ledningsevne og optisk reflektivitet, sier Mark Swihart, professor i kjemisk og biologisk ingeniørfag ved universitetet i Buffalo som studerer nanomaterialer.
Syntetisk gjenskape hierarkiske strukturer av naturlige materialer som tre er ekstremt vanskelig, sier Swihart, men University of Maryland-prosessen ser ut til å være enklere og mer skalerbar enn de fleste metoder for å produsere nanostrukturerte materialer.
Swihart mener nanowood en dag kan være et nyttig materiale på det kommersielle markedet, men det kan være en stund. "I overskuelig fremtid vil materialet iboende bli dyrere enn alternativer som allerede er produsert i stor skala, for eksempel forskjellige typer skumplater, " sier han. "Selv om det kan utkonkurrere disse alternativene, hvis det utfører den samme grunnleggende funksjonen, vil det å komme inn i markedet være veldig utfordrende."
University of Maryland-teamet er mer optimistisk med tanke på nanowoods nærmeste langsiktige potensial. De sier at materialet kan produseres ganske billig og raskt ved hjelp av rasktvoksende trær som balsa. Teamet jobber for tiden med kommersielle applikasjoner og forventer at et produkt vil være tilgjengelig om et år eller så.
