I ricercatori della Rice University hanno sfruttato il potenziale dell’utilizzo della stampa 3D per realizzare strutture in legno sostenibili, fornendo un’alternativa più ecologica ai metodi di produzione tradizionali.
Storicamente il legno è stato rovinato da pratiche dispendiose create durante i processi di modellatura, con conseguenti costi elevati e impatto ambientale. Ora, i ricercatori di scienza dei materiali e nanoingegneria della Rice University hanno sviluppato un inchiostro a base d’acqua privo di additivi, composto da lignina e cellulosa, gli elementi costitutivi del legno. L’inchiostro può essere utilizzato per produrre strutture in legno architettonicamente complesse tramite una tecnica di stampa 3D nota come inchiostrazione diretta.
Il lavoro è stato recentemente pubblicato sulla rivista Progresso della scienza.
“La capacità di creare una struttura in legno direttamente dai suoi componenti naturali apre la strada a un futuro più rispettoso dell’ambiente e innovativo”, ha affermato Muhammad Rahman, assistente professore di ricerca di scienza dei materiali e nanoingegneria presso la Rice University. “Preannuncia una nuova era di costruzioni sostenibili in legno stampato in 3D”.
Le implicazioni sono di vasta portata e potrebbero rivoluzionare settori come quello dell’arredamento e dell’edilizia.
“A differenza dei tentativi precedenti, questo metodo utilizza esclusivamente componenti di legno su scala nanometrica per la stampa 3D, rappresentando un importante progresso nel campo”, ha affermato Pulikle Agyan, professore di ingegneria di Benjamin M. e Mary Greenwood Anderson e professore e presidente del Dipartimento di scienza dei materiali e ingegneria su nanoscala.
Secondo MSH Thakur e Chen Shi, autori principali dello studio, la ricerca dell'università si è concentrata sul miglioramento della composizione dell'inchiostro regolando il rapporto tra lignina, nanofibre di cellulosa e nanocristalli mantenendo l'equilibrio della lignina di cellulosa naturale.
Sebbene la lignina sia uno dei biopolimeri più abbondanti sulla Terra, è il prodotto meno prezioso nelle industrie, ha osservato Amit Naskar, collaboratore del progetto e responsabile ricerca e sviluppo presso l’Oak Ridge National Laboratory.
Dopo la stampa, sono state eseguite analisi complete per valutare la superficie e le strutture interne del legno stampato in 3D e confrontarle con le loro controparti in legno naturale. La resa ha mostrato non solo una stretta somiglianza con il legno naturale nella struttura, ma anche nel profumo e nella forza.
Inoltre, sono stati eseguiti test meccanici per valutare la resistenza alla compressione e alla flessione, rivelando risultati promettenti e superiori a quelli del legno di balsa naturale.
Questa ricerca è stata supportata dalla Rice, dalla Joint Rice Equipment Authority, dal DOE Office of Science e dalla Basic Energy Science and Engineering Division all’interno di FWPERKCK60.
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