Создана супердревесина, по прочности сравнимая с металлом
Титановые сплавы, пожалуй, одни из самых прочных материалов на нашей планете. Но у них есть два крайне неприятных недостатка: они очень тяжёлые и очень дорогие. Учёные из Университета штата Мэриленд (UMD) придумали альтернативу дорогим металлам, которую можно буквально «выращивать на деревьях». Используя инновационный процесс уплотнения, команде исследователей удалось создать невероятно прочную древесину, обладающую прочностью металлов.
Древесина — крайне разносторонний материал, применяющийся в нашей жизни повсеместно. Однако, если задуматься, свойства её можно расширить с помощью науки, и вот тогда она станет ещё более полезной в строительстве и множестве других сфер. Руководитель исследовательской группы Университета Мэриленда Лянбинь Ху за последние годы достиг впечатляющих результатов в плане изучения данного материала. Ранее ему удалось создать прозрачную древесину, эффективные фильтры для очистки воды на основе древесного угля и даже натрий-ионные батареи, основанные на древесине и древесных листьях. Останавливаться на достигнутом учёный, разумеется, не собирается.
Новая супердревесина обрела свою прочность благодаря двухэтапному процессу, разработанному командой Ху. Во-первых, исследователи кипятят образцы древесины в смеси гидроксида натрия и сульфита натрия. Это позволяет частично избавить дерево от лигнина и гемицеллюлозы. После этого древесину подвергают горячему прессованию, что разрушает клеточные стенки и позволяет образовать внутри материала высокоуровневые нановолокна целлюлозы. Конечным результатом этого процесса является уплотнённая древесина, значительно превосходящая обычную в плане прочности.
«Новый способ обработки древесины позволяет сделать её в 12 раз прочнее и в 10 раз более жёсткой. Данный метаматериал вполне может стать конкурентом стали или даже титановых сплавов, ведь он очень прочен, долговечен, но при этом ощутимо дешевле», — поделился Лянбинь Ху с журналистами.
Одним из тестов на прочность стала стрельба по листу супердревесины из оружия. В то время как обычная доска пробивалась пулями насквозь, лист нового метаматериала задерживал пули внутри. Учёные утверждают, что разработанный ими процесс можно применить к различным видам древесины, а также его можно масштабировать в промышленных масштабах для одновременного производства огромного количества супердревесины. К слову сказать, во время первой фазы производства древесине можно придавать абсолютно любую форму. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.