A fa áztatásával vegyi anyagok keverékében, majd összenyomásával és melegítésével a kutatók olyan anyagot hoztak létre, amely erősebb, mint az acél, írja Sid Perkins a Scientific American számára .
kapcsolodo tartalom
- Mint az Octopus Skin, ez az új anyag másodpercenként 2D-ről 3D-re is tovább megy
- A gomba a jövő anyaga?
Az anyagtudósok évtizedek óta dolgoznak - sajtolják a faanyagot, lehűtik és hengereken áthaladják, ammóniával vagy gőzzel kezelik - mindez annak érdekében, hogy egy viszonylag megújuló forrásból előállított erős, kemény anyagot hozzanak létre. Az új fa háromszor sűrűbb, mint a természetes fa, és 12-szer erősebb - jelentenek a kutatók a Nature folyóiratban megjelent új tanulmányban.
"A puha fa, például a fenyő vagy a balsa, amely gyorsan növekszik és környezetbarátabb, helyettesítheti a lassabban növekvő, de sűrűbb erdőket, például a teakot, a bútorokban vagy az épületekben" - mondja Liangbing Hu, a Marylandi Egyetem, a College Park és egy sajtóközlemény szerint a tanulmány egyik szerzője.
A fa "tömörítésének" más módszerei olyan anyagot eredményeznek, amely hajlamos arra, hogy az eredeti mérete és alakja felé haladjon, amikor páratartalom sztrájkol. Az új megközelítés fokozza a fa nedvességtartalmát azáltal, hogy egyenletesebben sűrű végeredményt hoz létre.
"Ez a fa felhasználható autókban, repülőgépekben és épületekben - bármilyen alkalmazásban, ahol acélt használnak" - mondja Hu David Grossman, a Popular Mechanics jelentése. A jövő felhőkarcolóit akár fából is lehet építeni.
A folyamat úgy kezdődik, hogy a fát áztatjuk nátrium-hidroxid és nátrium-szulfát fürdőben. Ez a két vegyszer együttesen részlegesen eltávolítja a lignint és a hemicellulózt, két polimert, amelyek merevítik a növények sejtfalait. Kritikus szempontból a vegyi anyagok a cellulóz, a harmadik polimer nagy részét érintetlenül hagyják. A facellák falai kevésbé merev és porózusak. Ezután a kutató préselte a fát, miközben kb. 100 Celsius fokra melegítette. A fa számos természetes csatornával rendelkezik, nevezetesen lumina, amelyek a növekedés irányán haladnak. Ezek a csatornák és a sejtfalak összeomlanak a kutatók folyamatának hő- és szorító része során, és új hidrogénkötések alakulnak ki a cellulózmolekulák között, megkeményítve az anyagot.
A végeredmény - mikroszkóp alatt látva - szorosan egymásba csomagolt farétegek - jelentetik a kutatók papírokban. A végső anyag az eredeti méretének körülbelül egyötöde vastag, de a sűrűség háromszorosa.
A kutatók ezután nagy sűrűségű fát teszteltek egy elemmel, hogy meghatározzák annak mechanikai tulajdonságait. Megvizsgálták a terhelhetőségét. Megvizsgálták a merevségét, a szakítószilárdságát (mennyire képes megtartani a húzóerőket), és mennyire képes hajlítani. Összességében az eredmény egy durva és szárú fadarab volt. Páratartalom-teszt során a fa csak körülbelül 8, 4 százalékkal duzzadt, miközben továbbra is kemény.
Ballisztikus légpisztollyal egy acél lövedéket lőttek a fára. Az anyag öt rétege együttesen megállította a meztelen meztelen medencét, amely olyan nagy sebességgel mozoghat, mint egy autó az ütközés előtt, jelentette Mark Zastrow a Nature számára .
Az eredmények lenyűgözőek voltak, de nem elégségesek bizonyos szakértők meggyőzésére. Zastrow beszélt Fred Kamke-vel az Oregon Állami Egyetemen, aki nem vett részt az új kutatásban. Kamke rámutatott, hogy 24 réteg sűrített nyárfa képes megállítani a 25 lábnál nagy sebességű, 9 mm-es golyót, kémiai kezelés nélkül. "Ezek a többi módszer valószínűleg sokkal olcsóbb, mint egy hét órás forralás egy maró oldatban" - mondja.
De Hu és kollégái tovább haladnak a "szuperfajukkal", jelentik Stu Borman a Chemical & Engineering News számára . Az Inventwood nevű spin-off cég azt reméli, hogy piacra dobja a technológiát, és jövőben látja járműveit, repülőgépeit, szállítókonténereit, padlóját, páncélokat és még sok más főzött, kezelt és összenyomott, az acélnál erősebb fával épített járművet.
