Nanodřevo – nejlepší izolátor

V souvislosti s potřebou úspor energie se zvyšuje zájem o dobré, levné, životnímu prostředí přátelské tepelně izolující materiály. Počátkem roku se objevil v časopise Science Advances článek o novém objevu, o tzv. nanodřevu. Jeho příprava je jednoduchá: dřevo se vystaví působení siřičitanu sodného a peroxidu vodíku. Laciné jednoduché chemikálie stačí k tomu, že se z dřevěných vláken odstraní buněčné stěny z ligninu a hemicelulózy. Doslova se tak obnaží vláknina dřeva. Paralelní uspořádání takto získaných nanovláken celulózy dává nanodřevu  jeho úžasné vlastnosti. Vzniklý materiál předčí všechny existující izolátory.

Nanodřevo vykazuje extrémně nízkou tepelnou vodivost 0,03 W/m·K v příčném směru (kolmo na nanovlákna) a přibližně dvakrát vyšší tepelnou vodivost 0,06 W/m·K v axiálním směru díky hierarchicky uspořádaným nanovláknům uvnitř vysoce porézní matrice. Anizotropie (různé vlastnosti v různých směrech) tepelné vodivosti umožňuje účinné odvádění tepla ve směru celulózových vláken, čímž se zabrání místnímu přehřátí na straně vystavené tepelnému zdroji a zároveň se zlepší tepelná izolace na zadní straně, což běžnými izotropními tepelnými izolátory nelze dosáhnout. Nanodřevo také vykazuje nízkou emisivitu - menší než 5 % . Má schopnost odrazit většinu záření slunečního spektra včetně infračerveného - čili  účinně odráží sluneční tepelnou energii. Kromě toho je nanodřevo materiál lehký a přitom pevný díky efektivnímu propojení mezi paralelními celulózovými vlákny. Je schopné odolat tlaku 13 megapascalů, což je téměř 1 000 kg na čtvereční palec (asi 6,5 cm²) v axiálním směru (ve směru vláken) a 20 MPa v příčném směru při 75% deformaci. To předčí jiné tepelně izolační materiály, jako je oxid křemičitý a polymerní aerogely, polystyren či vlna.

Laboratorní zkoušky, které uskutečnil tým z University v Marylandu, ukázaly, že schopnosti nanodřeva blokovat teplo jsou srovnatelné s pěnovým polystyrenem, který izoluje stokrát lépe než epoxydové pryskyřice nebo sklo. Dřevo je materiál hojně dostupný, biologicky odbouratelný, má vysokou mechanickou pevnost, dobře se obrábí. Nanodřevo je materiál vysoce atraktivní pro praktické aplikace jak k izolaci celých budov, tak naopak i nepatrných komponent pro počítače.

Zdroje:

http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaar3724/tab-pdf

New Scientist, 2018, č. 3169, s. 18