Инженеры Университета штата Мэриленд нашли способ сделать древесину более чем в десять раз прочнее, создав недорогую и легкую альтернативу большинству металлов и сплавов.
Прочные материалы сейчас, как правило, дорогие, требуют добычи, сложных производственных процессов и больших затрат энергии. Поэтому технологии обработки дешевого и экологически чистого дерева продолжают совершенствовать. Однако существующие методы повышения плотности природного материала не позволяют добиться необходимых показателей.
Команда американских инженеров представила новую технологию сжатия древесины до 20% от ее первоначальной толщины, которая позволяет полностью избавиться от пустот и частично от природного клея (гемицеллюлозы и лигнина). Для этого материал сначала кипятят в растворе NaOH/Na2SO3, что делает его более пористым и гибким, а затем прессуют перпендикулярно направлению роста при температуре 100 °С. При этом целлюлоза остается нетронутой, а водородная связь между близко расположенными ее микроскопическими волокнами дополнительно усиливает прочность.
Замедленная съемка того, как уплотненная древесина останавливает цилиндрическую пулю.
Уплотненная таким образом древесина может слегка набухать и терять свою плотность в условиях 95% влажности, но покрытие на масляной основе полностью решает эту проблему. Испытания показали, что показатели прочности материала не уступают стали, но его масса при этом в 6 раз меньше. Его можно даже сгибать, а для разрушения требуется в 10 раз больше энергии, чем для обычного дерева.
По словам разработчиков, такая древесина по уровню надежности и долговечности способна конкурировать с большинством металлов и даже титановыми сплавами или карбоном. Они планируют коммерциализировать изобретение через дочернюю компанию Inventwood и утверждают, что материал вскоре сможет заменить сталь в автомобилях, самолетах, морских контейнерах и зданиях.
Швейцарские ученые также разработали уникальный пористый материал, который способен быстро извлекать остаточное золото из морской, пресной, сточной воды, а также осадков и сложных растворов.
текст: Илья Бауэр, фото: clipgoo, thechemicalengineer