Супер древесина конкурирует по прочности с металлом

Супер древесина конкурирует по прочности с металлом

Найден способ более чем в 10 раз увеличить прочность и жёсткость древесины. Полученный материал настолько прочен и долговечен, что может стать конкурентом стали и даже титановых сплавов. При этом супер древесина намного легче и ей можно придать любую форму.

Прочный и лёгкий материал

Натуральная древесина является недорогим материалом. Однако механические характеристики натуральной древесины (ее прочность и вязкость) неудовлетворительны для многих современных инженерных сооружений и применений. Синтетические же конструкционные материалы с исключительными механическими характеристиками страдают либо большой массой, либо неблагоприятным воздействием на окружающую среду или сложными производственными процессами и, следовательно, высокой стоимостью.

Чтобы придать новые свойства, древесину подвергли двухступенчатому процессу обработки. Сначала деревянный блок кипятился в химическом растворе гидроксида натрия и сульфита натрия. Что позволило частично избавить материал от лигнина (естественного клея, соединяющего клетки) и гемицеллюлозы, которые придают дереву его характерную структуру и жёсткость. Затем блок нагревался до 100°С и сжимался при давлении 5 мПа. Что устраняло зазоры между клеточными стенками в дереве, сокращая блок примерно на 20% от его первоначальной толщины и делая его в три раза плотнее.

В результате уровень лигнина становится оптимальным, что и обеспечивает выдающиеся механические свойства. В ходе проверки возможностей нового материала выпущенные в ходе эксперимента пули, летящие со скоростью 30 метров в секунду, которые проходят сквозь обычную доску, были частично остановлены супер древесиной.

У нового материала огромный спектр возможных применений, в первую очередь, для создания лёгких и прочных конструкций, в том числе элементов автомобилей, самолетов, зданий и других сооружений. Его можно использовать везде, где сегодня применяется сталь. Исследователи подчеркивают, что созданный ими метод обработки прост и подходит для самых разных пород деревьев. Открытие также имеет высокое природоохранное значение: оно позволит заменить медленно растущие породы деревьев с плотной древесиной, наподобие тика, такими быстрорастущими видами, как сосна.

sciencedaily.com