image: Esta lámina de madera semitransparente está hecha con materiales naturales y podría utilizarse en aplicaciones que van desde sensores portátiles hasta ventanas energéticamente eficientes. view more
Credit: Bharat Baruah
SAN DIEGO, 26 de marzo de 2025 — ¿Se imagina un teléfono inteligente con pantalla táctil de madera? ¿O una casa con ventanas de madera? Probablemente no, a menos que haya oído hablar de la madera transparente. Este material, elaborado mediante la modificación de la estructura natural de la madera, se ha propuesto como una alternativa resistente y ecológica al plástico. Sin embargo, en el proceso, a menudo se sacrifica la biodegradabilidad de la madera. Los investigadores esperan cambiar eso creando maderas transparentes a partir de materiales casi totalmente naturales y haciéndolas conductoras de electricidad.
Los investigadores presentarán sus resultados en el encuentro de primavera de la American Chemical Society (ACS). El encuentro de primavera de 2025 de la ACS, que se realizará del 23 al 27 de marzo, incluye unas 12 000 presentaciones sobre diversos temas científicos.
«En la actualidad, el plástico está en todas partes, incluso en los dispositivos que llevamos con nosotros. Y es un problema cuando llega el fin de la vida útil de esos dispositivos, ya que no son biodegradables», explica Bharat Baruah, profesor de Química de la Universidad Estatal de Kennesaw y presentador de esta investigación. «Entonces, me pregunté, ¿y si pudiéramos crear algo que sea natural y biodegradable en su lugar?».
Baruah se interesó por las maderas transparentes gracias a sus aficiones fuera del trabajo, en particular, su afición a la carpintería. Sin embargo, se dio cuenta de que las maderas transparentes reportadas por otros científicos usaban materiales como epoxis (una forma de plástico) para proporcionar resistencia. Para encontrar materiales naturales que mantuvieran la madera sólida y estable con el tiempo, recurrió nuevamente a sus experiencias personales.
Habiendo crecido en el estado de Assam, en el noreste de la India, Baruah se encontró con edificios que habían permanecido en pie durante siglos, mucho antes de que se inventara la versión moderna del cemento. En su lugar, los antiguos albañiles creaban cemento mezclando arena con arroz pegajoso y claras de huevo. Baruah planteó la hipótesis de que esos mismos materiales podrían ser perfectos para incorporar resistencia y estabilidad a la madera transparente.
La madera tiene tres componentes: celulosa, hemicelulosa y lignina. Para hacerla transparente, se eliminan la lignina y la hemicelulosa, lo cual deja una red porosa de celulosa similar al papel. Luego, un material incoloro rellena esos poros, que también restaura parte de la rigidez.
Junto con Ridham Raval, un estudiante de pregrado de la universidad, Baruah transformó piezas de madera balsa en maderas naturales y semitransparentes al extraer la lignina y la hemicelulosa utilizando una cámara de vacío y productos químicos, como sulfito de sodio (un agente deslignificador), hidróxido de sodio (una versión de lejía) y lejía diluida. Luego, se rellenaron los poros sumergiéndolos en una mezcla de extracto de clara de huevo y arroz, junto con un agente curativo, llamado dietilenetriamina, para mantener el material transparente. Los investigadores afirman que cuando estos reactivos se utilizan en pequeñas cantidades, como en este experimento, tienen un impacto ambiental mínimo.
Al final, el equipo obtuvo láminas de madera semitransparentes que eran duraderas y flexibles.
A continuación, el equipo investigó algunas aplicaciones potenciales para las maderas que diseñaron, incluso como reemplazo de ventanas de vidrio. Nuevamente, Baruah recurrió a sus habilidades como carpintero y renovó una casa para pájaros, convirtiéndola en un pequeño hogar aislado con una ventana. Para probar la eficiencia energética de la vivienda modernizada, puso la casa de pájaros bajo una lámpara de calor y colocó un medidor de temperatura en su interior. La temperatura dentro de la casa fue de 9 a 11 grados Fahrenheit (5 a 6 grados Celsius) más baja cuando se usaba madera transparente que cuando se usaba vidrio, lo que sugiere que este nuevo material podría servir como una alternativa energéticamente eficiente al vidrio en las ventanas.
Para ampliar aún más las posibles aplicaciones de la madera transparente, el equipo también incorporó nanocables de plata a determinadas muestras. Esto permitió que la madera condujera electricidad, lo que podría ser útil para sensores portátiles o recubrimientos para células solares. Los nanocables de plata no son biodegradables, pero el equipo espera realizar nuevos experimentos utilizando otros materiales conductores, como el grafeno, para mantener sus maderas transparentes totalmente naturales.
Aunque se necesitan más investigaciones para lograr una mayor transparencia de las maderas, Baruah está feliz de que este primer paso utilizara materiales naturales y económicos. «Quiero enviar el mensaje a mis estudiantes de pregrado de que puedan hacer investigaciones interesantes sin gastar miles de dólares», concluye.
La investigación fue financiada por Kennesaw State University y Purafil Inc., un fabricante de filtros de aire.
Visite el programa de la ACS Spring 2025 para obtener más información sobre esta presentación, “Fabrication of transparent wood from by impregnating voids in delignified wood and possible application in energy efficiency and electrical devices,” y otras presentaciones científicas.
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Nota para los periodistas: Notifique que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society. La ACS no realiza investigaciones, sino que publica y difunde estudios científicos revisados por expertos.
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Title
Fabrication of transparent wood from by impregnating voids in delignified wood and possible application in energy efficiency and electrical devices
Abstract
This research aims to create transparent wood (TW) with multiple properties such as flexibility, optical transparency, and electrical conductivity. In modern society, electronic devices are an indispensable part of every arena of our lives. Sensors, energy storage devices, and flexible electronics1 require cheap, readily available materials and are easy to fabricate. Traditionally, plastics have been used in this category. However, it is harmful to the ecosystem and is not biodegradable. The research community and the industry are searching for an alternative that is cheaper, readily available, and easy to fabricate into electronic devices. Current research demonstrates the delignification of natural wood (NW) by chemical treatment. In our study, the delignified wood (DW) is impregnated with bio-compatible and bio-degradable polymer to create transparent wood (TW). By incorporating such natural polymers, we have also given way to flexibility in the TW. We further modified the TW to have electrical conductivity by incorporating silver nanowires (AgNWs). Such modified wood (MW) would have tremendous potential in optoelectronics, energy storage, and biomedical devices. We characterize samples with FTIR, Raman, UV-vis DRS, XRD, TGA, EDX, and SEM and further tests for energy efficiency.