Като накисват дърво в смес от химикали и след това го компресират и нагряват, изследователите са създали материал, който е по-здрав от стоманата, пише Сид Перкинс за Scientific American .
Свързано съдържание
- Подобно на кожата на октопода, този нов материал преминава от 2D в 3D за секунди
- Гъбичките са материалът на бъдещето?
Учените за материали работят от десетилетия - изцеждайки дърво, охлаждайки го и преминавайки през валяци, обработвайки го с амоняк или пара - всичко това в името на създаването на здрав и жилав материал, направен от сравнително възобновяем ресурс. Новата дървесина е три пъти по-плътна от естествената дървесина и 12 пъти по-здрава, съобщават изследователите в ново проучване, публикувано в списание Nature .
„Меките гори като бор или балса, които растат бързо и са по-екологични, могат да заменят по-бавнорастящите, но по-плътни гори като тик, в мебели или сгради“, казва Лиангбинг Ху, специалист по материали в Университета на Мериленд, Колеж Парк и един от авторите на изследването, според прессъобщение.
Други методи за "уплътняване" на дървесината произвеждат материал, който има тенденция да се разширява обратно към първоначалния си размер и форма, когато влажността удари, казва Перкинс. Новият подход подобрява дървесината по начин, устойчив на влага, като създава по-равномерно плътен краен резултат.
„Този вид дървесина може да се използва в автомобили, самолети, сгради - всяко приложение, при което се използва стомана“, казва Ху на Дейвид Гросман, докладващ за Popular Mechanics . Небостъргачите на бъдещето дори биха могли да бъдат построени от дърво.
Процесът започва с накисване на дървесина във вана с натриев хидроксид и натриев сулфат. Тези две химикали работят заедно за частично отстраняване на лигнин и хемицелулоза, два полимера, които правят клетъчните стени на растенията твърди. Критично, химикалите оставят голяма част от целулозата, трети полимер, непокътната. Стените на дървените клетки стават по-малко твърди и по-порести. След това изследователят притисна дървата, докато я нагрява до около 100 градуса по Целзий. Дървесината има много естествени канали, наречени лумина, които вървят по посоката на растежа. Тези канали и клетъчни стени се сриват по време на процеса на нагряване и притискане на част от процеса на изследователите и между целулозните молекули се образуват нови водородни връзки, които усилват материала.
Крайният резултат, както се вижда под микроскоп, са слоеве от дърво, опаковани плътно един до друг, съобщават изследователите в своя документ. Крайният материал е с около една пета от дебелината на първоначалния си размер, но три пъти по-голяма от плътността.
След това изследователите подложили уплътнената си дървесина на батерия от тестове, за да измерят нейните механични свойства. Тествали са способността му да понася товар. Тествали са неговата коравина, якостта на опън (колко добре държи на дърпащите сили) и колко добре може да се огъва. Като цяло резултатът беше едно грубо и счупено парче дърво. При тест за влажност дървесината набъбна само около 8, 4%, като все още остава жилава.
Те също изстреляха стоманен снаряд по дървото с балистичен въздушен пистолет. Пет слоя от материала заедно спряха плужек, движещ се със скоростта, която може да се окаже автомобил преди сблъсък, съобщава Марк Застроу за Nature .
Резултатите бяха впечатляващи, но недостатъчни, за да убедят някои експерти. Застроув говори с Фред Камке от държавния университет в Орегон, който не е участвал в новите изследвания. Камке посочи, че 24 слоя от уплътнена тополова дървесина са в състояние да спрат скоростния 9-милиметров куршум, изстрелян на 25 фута, без да се изисква химическа обработка. „Тези други методи вероятно са много по-евтини от седемчасово вриване в разяждащ разтвор“, казва той.
Но Ху и неговите колеги вървят напред със своята „супер дървесина“, съобщава Стю Борман за Chemical & Engineering News . Компания, която се продава на разстояние, наречена Inventwood, се надява да пусне на пазара технологията и да види бъдеще на превозни средства, самолети, контейнери за транспортиране, подови настилки, броня и други, изградени с варено, обработено и компресирано дърво, което е по-силно от стоманата.
