Investigadores desenvolveram uma espuma de amortecimento a partir de resíduos de papelão. O seu material reciclado é reportadamente mais resistente e isolante do que as espumas de plástico tradicionais utilizadas para amortecimento.

Uma nova espuma biodegradável com baixa densidade (0,065-0,081 g/cm3), alta porosidade (>92%), baixa condutividade térmica (0,044 W/mK), excelentes propriedades mecânicas e excelentes propriedades de amortecimento foi preparada através de um método verde simples utilizando papel reciclado sem qualquer tratamento químico como matéria-prima. A estrutura porosa e o esqueleto celular reforçado formado pelas fibras de papel reciclado combinadas com PVA e gelatina, respectivamente (estrutura de "ligação de ponte" e "ligação de membrana"), conferem à espuma uma excelente coordenação entre isolamento térmico e propriedades de absorção de energia, que são normalmente consideradas incompatíveis em materiais de espuma de amortecimento convencionais.

Além disso, ao impregnar um fluido de espessamento de cisalhamento (STF) na espuma à base de papel reciclado, um material de embalagem biodegradável com absorção de energia ultrarrápida para entrega de produtos em ambientes extremos, como lançamentos aéreos sem paraquedas, foi preparado com sucesso. Os resultados demonstram que, quando a velocidade de impacto externa ultrapassa a taxa de cisalhamento crítica do STF, o aumento da fração de massa e do conteúdo de STF pode melhorar as propriedades de absorção de energia da espuma à base de papel reciclado, melhorando significativamente o seu desempenho de amortecimento dinâmico (o STF pode diminuir a aceleração máxima de impacto em até 85%).

Resíduos de papel são um dos tipos mais comuns de resíduos acumulados em residências. Jornais e correspondências, mas também envelopes de papelão e caixas de papelão podem ser encontrados em abundância, já que as compras online continuam populares.

Os pesquisadores queriam transformar esses recipientes e resíduos de papel em materiais de envio resistentes, mas leves. Atualmente, para manter eletrônicos e brinquedos bem acomodados dentro de uma caixa, são utilizados materiais de amortecimento moldados, como o isopor.

Uma alternativa sustentável poderia ser aerogéis de celulose leves, mas os métodos atuais para produzi-los a partir de resíduos de papel exigem vários passos de pré-tratamento químico.

Portanto, Jinsheng Gou, professor associado da Universidade Florestal de Pequim e professor associado visitante da Universidade da Colúmbia Britânica, e seus colegas queriam encontrar uma maneira mais simples de produzir um material de espuma à base de papel reciclado que pudesse resistir a entregas de embalagens difíceis.

Mais resistente do que espumas de plástico

Para criar a espuma, a equipe triturou pedaços de papelão em um liquidificador para criar uma polpa, e depois misturou-a com gelatina ou cola de polivinil acetato (PVA). As misturas foram despejadas em moldes, refrigeradas e depois liofilizadas para formar espumas de amortecimento.

As espumas à base de papel serviram como bons isolantes térmicos e absorvedores de energia - até melhores do que algumas espumas de plástico, descobriram os cientistas. A equipe então criou uma versão resistente de sua espuma à base de papel reciclado combinando a polpa, gelatina, cola PVA e um fluido à base de sílica que endurece quando a força é aplicada.

A espuma à base de papelão resistiu a golpes de martelo sem se desfazer. A espuma poderia ser usada em entregas com grande impacto, como lançamentos aéreos sem paraquedas, de acordo com os pesquisadores. Os cientistas afirmam que seu trabalho oferece um método simples e eficiente para reciclar papelão e criar materiais de embalagem mais ambientalmente sustentáveis.

O estudo foi publicado na ACS Sustainable Chemistry & Engineering.