Las fibras de celulosa en los tallos de las plantas aumentan la dureza al enrollarse alrededor de los tubos en ángulo.
Los materiales que son fuertes y rígidos sin ser quebradizos son muy útiles. Sin embargo, la resistencia a la fractura está vinculada a la flexibilidad, lo que significa que estas dos propiedades están en conflicto entre sí: los materiales rígidos y duros tienden a agrietarse, mientras que los que no se agrietan tienden a ser más débiles y propensos a doblarse. Los materiales compuestos logran un rendimiento mejorado, generalmente mediante la incorporación de un material fuerte y rígido en una matriz de uno más suave y flexible para combinar las mejores propiedades de ambos.
La madera es un compuesto confiable que los humanos han utilizado para construir durante milenios. La madera es un compuesto de fibras incrustadas en una matriz, pero su rendimiento es mejor de lo que sugieren los modelos, debería basarse únicamente en su composición: la disposición de las fibras es importante. En los árboles, los tubos huecos (que funcionan como recipientes de transporte) están reforzados con haces de fibras de celulosa envueltos en espiral. La madera es jerárquica y haces de vasos forman capas concéntricas que contribuyen a la fuerza y la rigidez. Debido a que las fibras están enrolladas helicoidalmente, no se rompen ni se salen fácilmente de la matriz, las dos formas principales en las que los compuestos de fibra suelen fallar. En cambio, las fibras deben desenrollarse a medida que se extraen y rompen, lo que aumenta la energía necesaria para fracturar la madera.
El bambú es una hierba leñosa con propiedades materiales comparables con el acero, que a menudo se usa en lugar de. Al igual que la madera, el bambú es un compuesto de celulosa con fibras enrolladas helicoidalmente envueltas alrededor de haces de vasos huecos. Sin embargo, la estructura de las vasijas de bambú es más compleja. En el bambú, las vasijas están envueltas en una serie de capas concéntricas de fibras de celulosa que alternan entre capas gruesas de fibras enrolladas en una dirección (en un ángulo de aproximadamente 45° con la vertical) y capas delgadas enrolladas en la dirección opuesta (en un ángulo de alrededor de 5° a la vertical). Cuando una planta se dobla, un lado del tallo y de cada haz vascular se comprime, mientras que el lado opuesto se estira. Cuando las fibras de celulosa se comprimen, pueden abultarse y torcerse, lo que provoca la falla del material. La inclusión de capas delgadas de celulosa enrolladas opuestamente restringen las principales capas gruesas que soportan la carga, lo que evita que se abulten y le da al bambú su impresionante rendimiento.
Cuando se rompen, tanto la madera como el bambú absorben gran parte de la energía y los tallos rotos a menudo permanecen adheridos, lo que significa que la falla es más segura que en otros materiales.
El bambú tiene tan buenas propiedades estructurales que a menudo se utiliza como andamio.
Las secuoyas son los árboles más altos del mundo.
En el bambú, las capas gruesas de fibras enrolladas en forma de hélice se fortalecen con capas delgadas de fibras enrolladas en sentidos opuestos.
Los árboles pueden soportar enormes tensiones para su tamaño, pero aún así pueden romperse
