Nuevos cuchillos de madera tres veces más afilados que los de acero

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Investigadores han desarrollado una forma potencialmente más sostenible de fabricar cuchillos afilados, que los tradicionales de acero o cerámica: utilizando madera endurecida.

El método, presentado en la revista Matter, hace que la madera sea 23 veces más dura, y un cuchillo hecho con el material es casi tres veces más afilado que un cuchillo de mesa de acero inoxidable.

«El cuchillo corta fácilmente un bistec medio bien cocido, con un rendimiento similar al de un cuchillo de mesa», dice Teng Li, autor principal del estudio y científico de materiales de la Universidad de Maryland. Posteriormente, el cuchillo de madera endurecida se puede lavar y reutilizar, lo que lo convierte en una alternativa prometedora a los cuchillos de acero, cerámica y plástico desechables.

Li y su equipo también demostraron que su material se puede utilizar para producir clavos de madera tan afilados como los clavos de acero convencionales. A diferencia de los clavos de acero, los clavos de madera que desarrolló el equipo son resistentes a la oxidación. Los investigadores demostraron que estos clavos de madera podrían usarse para martillar tres tablas sin dañar el clavo. Además de los cuchillos y los clavos, Li espera que, en el futuro, el material también se pueda utilizar para fabricar pisos de madera que sean más resistentes al rayado y al desgaste.

Si bien el método de Li para producir madera endurecida es nuevo, el procesamiento de la madera en general ha existido durante siglos. Sin embargo, cuando la madera se prepara para muebles o materiales de construcción, solo se procesa con vapor y compresión, y el material rebota algo después de darle forma. «Cuando miras los materiales duros que usas en tu vida diaria, ves que muchos de ellos son materiales hechos por el hombre porque los materiales naturales no necesariamente satisfacen lo que necesitamos», dice Li.

«La celulosa, el componente principal de la madera, tiene una relación más alta de resistencia a densidad que la mayoría de los materiales de ingeniería, como cerámica, metales y polímeros, pero nuestro uso actual de madera apenas alcanza su máximo potencial», dice. A pesar de que se utiliza a menudo en la construcción, la resistencia de la madera es inferior a la de la celulosa. Esto se debe a que la madera está compuesta solo por un 40% -50% de celulosa, y el resto está compuesto por hemicelulosa y lignina, que actúa como aglutinante.

Li y su equipo buscaron procesar la madera de tal manera que eliminaran los componentes más débiles sin destruir el esqueleto de celulosa. «Es un proceso de dos pasos», dice Li. «En el primer paso, deslignificamos parcialmente la madera. Por lo general, la madera es muy rígida, pero después de quitar la lignina, se vuelve blanda, flexible y algo blanda. En el segundo paso, hacemos un prensado en caliente aplicando presión y calor a la madera procesada químicamente para densificar y eliminar el agua».

Una vez que el material se procesa y se talla en la forma deseada, se recubre con aceite mineral para prolongar su vida útil. La celulosa tiende a absorber agua, por lo que este recubrimiento conserva el filo del cuchillo durante el uso y cuando se lava en el fregadero o lavavajillas.

Utilizando microscopía de alta resolución, Li y su equipo examinaron la microestructura de la madera endurecida para determinar el origen de su resistencia. «La resistencia de una pieza de material es muy sensible al tamaño y la densidad de los defectos, como huecos, canales o hoyos», dice Li. «El proceso de dos pasos que estamos utilizando para procesar la madera natural reduce o elimina significativamente los defectos en la madera natural, por lo que esos canales para transportar agua u otros nutrientes en el árbol casi se han acabado».

Este proceso de endurecimiento de la madera tiene el potencial de ser más eficiente desde el punto de vista energético y de tener un impacto medioambiental menor que para la fabricación de otros materiales artificiales, aunque es necesario realizar un análisis más profundo para decirlo con certeza. El primer paso requiere hervir la madera a 100 grados Celsius en un baño de productos químicos, que potencialmente podrían reutilizarse de un lote a otro. A modo de comparación, el proceso utilizado para fabricar cerámica requiere calentar materiales hasta unos pocos miles de grados Celsius.