Με το εμποτισμό του ξύλου σε ένα μείγμα χημικών και στη συνέχεια με τη συμπίεση και τη θέρμανση του, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα υλικό που είναι ισχυρότερο από το χάλυβα, γράφει ο Sid Perkins για την Scientific American .
σχετικό περιεχόμενο
- Όπως το χταπόδι δέρμα, αυτό το νέο υλικό πηγαίνει από 2D σε 3D σε δευτερόλεπτα
- Είναι ο μύκητας το υλικό του μέλλοντος;
Οι επιστήμονες των υλικών δουλεύουν εδώ και δεκαετίες - συμπιέζοντας ξύλο, ψύγοντας και περνώντας μέσα από κυλίνδρους, επεξεργάζοντάς τον με αμμωνία ή ατμό - όλα στο όνομα της δημιουργίας ενός ισχυρού, σκληρού υλικού κατασκευασμένου από σχετικά ανανεώσιμο πόρο. Το νέο ξύλο είναι τρεις φορές πυκνότερο από φυσικό ξύλο και 12 φορές ισχυρότερο, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature .
"Τα μαλακά ξύλα όπως το πεύκο ή η μπάλσα, τα οποία αναπτύσσονται γρήγορα και είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον, θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν βραδέως αναπτυσσόμενα αλλά πυκνότερα ξύλα, όπως τικ, σε έπιπλα ή κτίρια", λέει ο Liangbing Hu, επιστήμονας υλικών στο Πανεπιστήμιο του Maryland, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, σύμφωνα με δελτίο Τύπου.
Άλλες μέθοδοι "πυκνοποίησης" του ξύλου παράγουν υλικό που τείνει να επεκταθεί πίσω στο αρχικό του μέγεθος και σχήμα όταν η υγρασία χτυπά, λέει ο Perkins. Η νέα προσέγγιση ενισχύει το ξύλο με τρόπο ανθεκτικό στην υγρασία, δημιουργώντας ένα πιο ομοιόμορφα πυκνό τελικό αποτέλεσμα.
"Αυτό το είδος ξύλου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε αυτοκίνητα, αεροπλάνα, κτίρια - κάθε εφαρμογή όπου χρησιμοποιείται χάλυβας", λέει ο Hu, ο David Grossman, αναφερόμενος στη δημοφιλή μηχανική . Οι ουρανοξύστες του μέλλοντος θα μπορούσαν ακόμη να κατασκευαστούν από ξύλο.
Η διαδικασία αρχίζει με διαβροχή ξύλου σε λουτρό υδροξειδίου του νατρίου και θειικού νατρίου. Αυτές οι δύο χημικές ουσίες συνεργάζονται για να απομακρύνουν μερικώς την λιγνίνη και την ημικυτταρίνη, δύο πολυμερή που καθιστούν τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών άκαμπτα. Ουσιαστικά, οι χημικές ουσίες αφήνουν μεγάλο μέρος της κυτταρίνης, ένα τρίτο πολυμερές, άθικτο. Τα τοιχώματα των ξύλινων κυψελών καθίστανται λιγότερο άκαμπτα και πιο πορώδη. Στη συνέχεια, ο ερευνητής πίεσε το ξύλο, ενώ το θερμαίνονταν στους 100 βαθμούς Κελσίου περίπου. Το ξύλο έχει πολλά φυσικά κανάλια που ονομάζονται lumina που τρέχουν κατά μήκος της κατεύθυνσης της ανάπτυξης. Αυτά τα κανάλια και τα κυτταρικά τοιχώματα καταρρέουν κατά τη διάρκεια του τμήματος θερμότητας και συμπίεσης της διαδικασίας των ερευνητών και σχηματίζονται νέοι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ μορίων κυτταρίνης και σκληρύνουν το υλικό.
Το τελικό αποτέλεσμα, όπως παρατηρείται στο μικροσκόπιο, είναι τα στρώματα ξύλου που έχουν συσσωρευτεί πολύ κοντά, αναφέρουν οι ερευνητές στο έγγραφό τους. Το τελικό υλικό είναι περίπου το ένα πέμπτο του πάχους του αρχικού του μεγέθους αλλά τριπλάσια της πυκνότητας.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές υπέβαλαν το πυκνό ξύλο τους σε μια σειρά δοκιμών για να μετρήσουν τις μηχανικές τους ιδιότητες. Έλεγαν την ικανότητά του να φέρει φορτίο. Δοκίμασαν την ακαμψία του, τη δύναμη εφελκυσμού (πόσο καλά συγκρατεί τις δυνάμεις έλξης) και πόσο καλά θα μπορούσε να λυγίσει. Συνολικά, το αποτέλεσμα ήταν ένα τραχύ και παλιό κομμάτι ξύλου. Σε μια δοκιμή υγρασίας, το ξύλο αυξήθηκε μόνο κατά 8, 4%, ενώ εξακολουθεί να παραμένει σκληρό.
Εκτόξευσαν επίσης ένα χαλύβδινο βλήμα στο ξύλο με βαλλιστικό πιστόλι. Πέντε στρώματα του υλικού συγκράτησαν μαζί ένα γυμνοσάλιαγκας που κινείται με την ταχύτητα που ένα αυτοκίνητο μπορεί να είναι πριν από μια σύγκρουση, αναφέρει ο Mark Zastrow για τη Φύση .
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά, αλλά όχι αρκετά για να πείσουν ορισμένους ειδικούς. Ο Zastrow μίλησε στο Fred Kamke στο κρατικό πανεπιστήμιο του Όρεγκον, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα. Ο Kamke επεσήμανε ότι 24 στρώματα πυκνοποιημένου ξύλου λεύκας ήταν σε θέση να σταματήσουν μια σφαίρα επιτάχυνσης 9 χιλιοστών που βρισκόταν σε απόσταση 25 ποδιών χωρίς να απαιτείται χημική επεξεργασία. "Αυτές οι άλλες μέθοδοι είναι πιθανώς πολύ λιγότερο δαπανηρές από μια επτά ώρες βρασμού σε καυστική λύση", λέει.
Αλλά ο Hu και οι συνάδελφοί του προχωρούν με το σούπερ ξύλο τους, αναφέρει ο Stu Borman για την News & Engineering . Μια εταιρεία spin-off που ονομάζεται Inventwood ελπίζει να διαθέσει στην αγορά την τεχνολογία και να δει ένα μέλλον οχημάτων, αεροπλάνων, εμπορευματοκιβωτίων, δαπέδων, θωράκισης και άλλα κατασκευασμένα με βρασμένο, επεξεργασμένο και συμπιεσμένο ξύλο που είναι ισχυρότερο από χάλυβα.
