Ученые из Мэрилендского университета (США) разработали новый процесс уплотнения древесины, благодаря которому она становится прочной, как сталь.
Эта древесина в шесть раз легче и в пять раз тоньше, чем обычная древесина. По словам руководителя исследовательской группы Лянбинга Ху, новый способ обработки древесины делает ее в двенадцать раз прочнее, чем натуральное дерево, и в десять раз жестче. «Такая древесина может стать конкурентом стали или даже титановых сплавов, – говорит Лянбинг Ху. – Она настолько прочна и долговечна, что сопоставима с углеродным волокном, но при этом стоит намного дешевле».
Для того чтобы древесина обрела свою прочность, команда Лянбинга Ху разработала двухэтапный процесс обработки. Он начинается с кипячения образцов древесины в смеси гидроксида натрия и сульфита натрия. Это позволяет частично избавить дерево от лигнина и гемицеллюлозы. Затем при температуре 65,6°С древесина сжимается, при этом разрушаются клеточные стенки и внутри материала образуются высокоуровневые нановолокна целлюлозы, формируются сильные водородные связи. Таким образом, на 80% уменьшается толщина листа, а прочность материала вырастает в десять раз.
Одним из тестов на прочность стала стрельба по листу супердревесины из оружия. В то время как обычная доска пробивалась пулями насквозь, лист нового материала задерживал пули внутри.
«Этот вид древесины можно использовать в автомобиле- и самолетостроении, строительстве зданий – везде, где нужна сталь», – говорит Лянбинг Ху. Ученые утверждают, что разработанный ими процесс можно применить к различным видам древесины, а также его можно применять в промышленных масштабах для одновременного производства большого количества супердревесины. Некоторые быстрорастущие деревья, такие как сосна или бальза, имеют мягкую древесину, которая, по мнению ученых, может использоваться для производства фурнитуры или строительных конструкций.
По мнению профессора финского университета Аалто Орландо Дж. Рохаса, наиболее выдающимся достижением является наличие определенной концентрации лигнина и клея между древесными клетками, благодаря которой максимально вырастает механическая эффективность уплотненной древесины. Слишком слабое или слишком сильное удаление лигнина снижает прочность древесины. А при промежуточном или частичном удалении лигнина она, наоборот, резко возрастает. Это показывает тонкий баланс между водородной связью и адгезией. Более того, большой интерес вызывает тот факт, что это уплотнение древесины приводит к увеличению прочности и жесткости – двух свойств, которые обычно компенсируют друг друга.
Комментарии