Невероятная «супер-древесина» прочна как титановые сплавы

Инженеры из Университета штата Мэриленд (UMD – University of Maryland, College Park) нашли способ сделать древесину на порядок более прочной и жесткой, чем обычное дерево, создав натуральное вещество, которое крепче, чем многие титановые сплавы.

«Этот новый способ обработки древесины делает ее в 12 раз прочнее, чем натуральное дерево, и в 10 раз более жесткой», – рассказал руководитель группы исследователей Лянбинг Ху (Liangbing Hu).

Научно-исследовательский коллектив разработал двухэтапный процесс, который позволил значительно увеличить плотность древесины, тем самым усилив ее прочность на порядок по сравнению с традиционным деревом. «Новый материал такой же крепкий как сталь, но в шесть раз легче», – рассказывает научный сотрудник исследовательской группы Дэн Ли. «Энергии для его разрушения требуется в 10 раз больше, чем для изделий из натурального дерева. «Супер-древесину» можно даже сгибать и формировать в начале процесса». Обобщенно говоря – новый материал сравним по характеристикам со многими современными титановыми сплавами.

В общих чертах процесс создания суперматериала описывается так: сначала «варят» древесину в смеси гидроксида натрия и сульфита натрия. При частичном удалении лигнина и гемицеллюлозы древесину затем подвергают горячему прессованию для разрушения клеточных стенок и создания частиц нановолокон. Полученный материал обладает сверхпрочностью. «Этот вид обработанной древесины можно использовать в автомобилях, самолетах, зданиях – возможно любое применение, где используется сталь», – поясняет руководитель исследовательской группы.

Очень важная особенность нового материала – для его производства есть стабильно растущий сырьевой ресурс. Натуральное дерево – это полностью возобновляемый ресурс в отличии, например, от редкоземельных минералов. «Мягкие экологичные и быстрорастущие сосна или бальза могут заменить более плотные, но медленнорастущие леса из тика при производстве мебели или строительных деталей для зданий», – прогнозирует Лянбинг Ху. «Учитывая обилие древесины, а также других богатых целлюлозой растений, эта новая технология вдохновляет воображение», – так оценивает результаты исследований профессор механики и материалов Гарвардского университета Жиганг Суо.

Исследователи утверждают, что разработанным ими новый способ обработки можно применять ко многим видам древесины и, что очень важно для промышленного применения, процесс можно масштабировать для обработки древесных сыпучих материалов. Новый материал может позволить использовать древесину в качестве более дешевой, легкой и возобновляемой альтернативы сталям и титановым сплавам. В качестве эксперимента исследователи продемонстрировали «бронебойные» свойства «супер-древесины» – пуля не смогла пробить брусок из сверхпрочного материала, тогда как аналогичный брусок из дерева легко прошла насквозь.