Учёные из Университета штата Мэриленд придумали альтернативу дорогим металлам, которую можно буквально «выращивать на деревьях». Используя инновационный процесс уплотнения, команде исследователей удалось создать древесину, обладающую прочностью металлов
Как сообщает журнал Nature, учёным удалось повысить прочность древесины с помощью варки деревянных брусков в щелочном растворе и прессования. После этой процедуры бруски становятся в пять раз тоньше и в 11,5 раза прочнее.
Команда под руководством Лянбин Ху разработала метод, который состоит из двух основных этапов. Сначала деревянные бруски помещаются в кипящий раствор гидроксида и сульфита натрия и варятся семь часов. После этого их несколько раз промывают кипящей деионизированной водой и удаляют остатки раствора. Такая обработка оставляет в древесине почти все целлюлозные волокна, но удаляет большую часть окружающих их лигнина и гемицеллюлозы. За счёт этого древесина становится более пористой и менее жёсткой. После этого древесные бруски прессуются при температуре 100 градусов Цельсия.
Тесты исследователей на дубовых и липовых брусках показали, что при этом их толщина уменьшается в пять раз, а плотность в три раза, тогда как без удаления лигнина и гемицеллюлоз плотность уменьшается гораздо меньше.
Учёные протестировали и механические свойства обработанного дерева. Выяснилось, что прочность липы возрастает в 11,5 раза — с 52 до 587 мегапаскалей. Исследователи смогли упрочнить до похожих значений (608 мегапаскалей) дубовые бруски, но их прочность была изначально в два раза выше. Такая прочность сравнима со многими марками нержавеющей стали. Помимо этого, удельная прочность такой древесины оказалась заметно выше, чем у многих сплавов, к примеру, в 1,7 раза выше, чем у титанового сплава Ti-6Al-4V.
Кстати, одним из тестов на прочность стала стрельба по листу супердревесины из оружия. Обычная доска пробивалась пулями насквозь, а лист нового метаматериала задерживал пули внутри. Учёные утверждают, что разработанный ими процесс можно применить к различным видам древесины, его можно изготавливать в промышленных масштабах. К слову сказать, во время первой фазы производства древесине можно придавать любую форму.
