Vědci vytvořili materiál, který je silnější než ocel, namočením dřeva ve směsi chemikálií a jeho kompresí a zahřátím, píše Sid Perkins pro Scientific American .
Související obsah
- Stejně jako chobotnice kůže i tento nový materiál přechází z 2D na 3D během několika sekund
- Je houba materiál budoucnosti?
Vědci o materiálech pracují po celá desetiletí - mačkání dřeva, chlazení a procházení válečky, zpracování amoniakem nebo parou - to vše ve jménu vytvoření silného, houževnatého materiálu vyrobeného z relativně obnovitelného zdroje. Nové dřevo je třikrát tak husté jako přírodní dřevo a 12krát silnější, uvedli vědci v nové studii zveřejněné v časopise Nature .
„Měkké lesy jako borovice nebo balza, které rostou rychle a jsou šetrnější k životnímu prostředí, by mohly nahradit pomaleji rostoucí, ale hustší lesy, jako je teak, v nábytku nebo budovách, “ říká Liangbing Hu, vědec z materiálů na University of Maryland, College Park a jeden z autorů studie, podle tiskové zprávy.
Další metody „zhutňování“ dřeva produkují materiál, který má tendenci expandovat zpět směrem k původní velikosti a tvaru, když narazí vlhkost, říká Perkins. Nový přístup vylepšuje dřevo způsobem odolným vůči vlhkosti tím, že vytváří rovnoměrnější hustý konečný výsledek.
"Tento druh dřeva by mohl být použit v automobilech, letadlech, budovách - v každé aplikaci, kde se používá ocel, " říká Hu Davidovi Davidovi Davidovi, který se hlásí do společnosti Popular Mechanics . Mrakodrapy budoucnosti by mohly být dokonce postaveny ze dřeva.
Proces začíná namáčením dřeva v lázni hydroxidu sodného a síranu sodného. Tyto dvě chemikálie spolupracují na částečném odstranění ligninu a hemicelulózy, dvou polymerů, které způsobují, že buněčné stěny rostlin jsou tuhé. Kriticky, chemikálie nechávají hodně celulózy, třetího polymeru, neporušené. Stěny dřevěných buněk jsou méně tuhé a poréznější. Poté výzkumník stlačil dřevo a zahříval ho na asi 100 stupňů Celsia. Dřevo má mnoho přírodních kanálů zvaných lumina, které běží podél směru růstu. Tyto kanály a buněčné stěny se během tepelné a stlačovací části výzkumného procesu zhroutí a mezi molekulami celulózy se vytvoří nové vodíkové vazby, čímž se materiál ztuhne.
Konečným výsledkem, jak je vidět pod mikroskopem, jsou vrstvy dřeva, které jsou těsně svázány, vědci uvádějí ve své práci. Konečný materiál má asi jednu pětinu tloušťky své původní velikosti, ale trojnásobek hustoty.
Vědci pak podrobili své zhutněné dřevo baterii testů, aby změřili jeho mechanické vlastnosti. Testovali jeho schopnost nést náklad. Testovali jeho tuhost, pevnost v tahu (jak dobře drží tažné síly) a jak dobře se mohl ohýbat. Celkově byl výsledkem jeden drsný a pádný kus dřeva. Při zkoušce vlhkosti dřevo nabobtnalo jen asi 8, 4 procenta, zatímco stále zůstalo tvrdé.
Vystřelili také ocelovou střelu do dřeva pomocí balistického vzduchového děla. Pět vrstev materiálu společně zastavilo slimáka, který se pohyboval rychlostí, jakou může být auto před srážkou, hlásí Mark Zastrow for Nature .
Výsledky byly působivé, ale ne dost, aby přesvědčily některé odborníky. Zastrow hovořil s Fredem Kamkem na Oregonské státní univerzitě, který se nezúčastnil nového výzkumu. Kamke poukázal na to, že 24 vrstev zhuštěného topolového dřeva bylo schopno zastavit rychlou 9mm střelu vystřelenou na 25 stop bez nutnosti chemického ošetření. "Tyto další metody jsou pravděpodobně mnohem levnější než sedm hodinový var v žíravém řešení, " říká.
Ale Hu a jeho kolegové postupují kupředu se svým „super dřevem“, uvádí Stu Borman pro Chemical & Engineering News . Spin-off společnost s názvem Inventwood doufá, že uvede technologii na trh a uvidí budoucnost vozidel, letadel, přepravních kontejnerů, podlah, brnění a dalších postavených z vařeného, upraveného a stlačeného dřeva, které je silnější než ocel.
