Prin înmuierea lemnului într-un amestec de substanțe chimice, apoi comprimarea și încălzirea acestuia, cercetătorii au creat un material mai puternic decât oțelul, scrie Sid Perkins pentru Scientific American .
Continut Asemanator
- La fel ca pielea de caracatiță, acest material nou trece de la 2D la 3D în secunde
- Fungul este materialul viitorului?
Oamenii de știință lucrează de zeci de ani - stoarcerea lemnului, răcire și trecere prin role, tratarea acestuia cu amoniac sau abur - totul în numele creării unui material puternic, dur, obținut dintr-o resursă relativ regenerabilă. Noul lemn este de trei ori mai dens decât lemnul natural și de 12 ori mai puternic, relatează cercetătorii într-un nou studiu publicat în revista Nature .
„Lemnul moale, cum ar fi pinul sau balsa, care cresc rapid și sunt mai ecologice, ar putea înlocui lemnul cu o creștere mai lentă, dar mai densă, precum tecul, în mobilier sau clădiri”, spune Liangbing Hu, un om de știință în materie de materiale de la Universitatea din Maryland, College Park și unul dintre autorii studiului, potrivit unui comunicat de presă.
Alte metode de „densificare” a lemnului produc material care tinde să se extindă înapoi la dimensiunea și forma sa inițială atunci când umiditatea lovește, spune Perkins. Noua abordare îmbunătățește lemnul într-un mod rezistent la umiditate prin crearea unui rezultat final mai uniform.
„Acest tip de lemn ar putea fi utilizat în mașini, avioane, clădiri - orice aplicație în care se folosește oțelul”, spune Hu, David Grossman, raportând la Popular Mechanics . Zgârie-nori a viitorului ar putea fi chiar construite din lemn.
Procesul începe prin înmuierea lemnului într-o baie cu hidroxid de sodiu și sulfat de sodiu. Aceste două substanțe chimice lucrează împreună pentru a îndepărta parțial lignina și hemiceluloza, doi polimeri care fac rigid pereții celulari ai plantelor. În mod critic, substanțele chimice lasă o mare parte din celuloză, un al treilea polimer, intactă. Pereții celulelor de lemn devin mai puțin rigizi și mai poroși. Apoi, cercetătorul a presat lemnul în timp ce l-a încălzit la aproximativ 100 de grade Celsius. Lemnul are multe canale naturale numite corpuri de iluminat care se desfășoară pe direcția de creștere. Aceste canale și pereții celulari se prăbușesc în timpul procesului de căldură și presare a procesului cercetătorilor și se formează noi legături de hidrogen între moleculele de celuloză, întărind materialul.
Rezultatul final, așa cum se vede la microscop, sunt straturi de lemn împachetate îndeaproape, relatează cercetătorii în lucrarea lor. Materialul final este de aproximativ o cincime din grosimea dimensiunii sale originale, dar de trei ori mai mare decât densitatea.
Cercetătorii și-au supus apoi lemnul densificat la o baterie de teste pentru a-i măsura proprietățile mecanice. Au testat capacitatea sa de a suporta o sarcină. I-au testat rigiditatea, rezistența la tracțiune (cât de bine ține până la forțele de tragere) și cât de bine s-ar putea flexa. În general, rezultatul a fost o bucată de lemn aspră și rugoasă. Într-un test de umiditate, lemnul s-a umflat doar aproximativ 8, 4 la sută, rămânând totuși dur.
De asemenea, au tras un proiectil din oțel la lemn cu un pistol cu aer balistic. Cinci straturi de material au oprit împreună o zvâcnire care se mișcă cu viteza pe care o mașină ar putea fi înaintea unei coliziuni, relatează Mark Zastrow pentru Nature .
Rezultatele au fost impresionante, dar nu suficiente pentru a convinge unii experți. Zastrow a vorbit cu Fred Kamke de la Universitatea de Stat din Oregon, care nu a fost implicat în noile cercetări. Kamke a subliniat că 24 de straturi de lemn de plop densificat au reușit să oprească un glonț cu viteză de 9 mm, tras la 25 de picioare, fără a necesita tratament chimic. „Aceste alte metode sunt probabil mult mai puțin costisitoare decât o fierbere de șapte ore într-o soluție caustică”, spune el.
Dar Hu și colegii săi avansează cu „super-lemnul” lor, relatează Stu Borman pentru Chemical & Engineering News . O companie spin-off numită Inventwood speră să comercializeze tehnologia și să vadă un viitor al vehiculelor, avioanelor, containerelor de transport, podelei, armurilor și mai multe construite cu lemn fiert, tratat și comprimat, care este mai puternic decât oțelul.
