מתכות סופר ווד חדשות במכות חוזק

על ידי השריית עץ בתערובת של כימיקלים ואז דחיסתו וחימוםם, החוקרים יצרו חומר שהוא חזק יותר מפלדה, כותב סיד פרקינס עבור סיינטיפיק אמריקן .

תוכן קשור

• כמו עור תמנונים, החומר החדש הזה עובר מ- 2D לתלת מימד בשניות
• האם פטריה היא חומר העתיד?

מדעני חומרים עובדים מזה עשרות שנים - סחיטת עץ, קירור והעברתו דרך גלילים, טיפול בהם באמוניה או קיטור - והכל בשם יצירת חומר חזק וקשיח העשוי ממשאב מתחדש יחסית. העץ החדש צפוף פי שלושה מעץ טבעי וחזק פי 12, כך מדווחים החוקרים במחקר חדש שפורסם בכתב העת Nature .

"יערות רכים כמו אורן או בלסה, שצומחים מהר וידידותיים יותר לסביבה, עשויים להחליף עצים שגדלים לאט יותר אך צפופים יותר כמו טיק, ברהיטים או בבניינים", אומר ליאנגבינג הו, מדען חומרים מאוניברסיטת מרילנד, מכללת פארק אחד מחברי המחקר, על פי הודעה לעיתונות.

שיטות אחרות של "צפיפות" עץ מייצרות חומר הנוטה להתפשט לאחור לעבר גודלו וצורתו המקורית כאשר הלחות מכה, אומר פרקינס. הגישה החדשה משפרת את העץ בצורה עמידה בפני לחות על ידי יצירת תוצאה סופית צפופה יותר.

"סוג עץ זה יכול לשמש במכוניות, במטוסים, בבניינים - כל יישום בו משתמשים בפלדה", אומר הו לדויד גרוסמן, המדווח ב- Popular Mechanics . גורדי שחקים של העתיד יכולים אפילו להיבנות מעץ.

התהליך מתחיל בהשריה של עץ באמבט של נתרן הידרוקסיד ונתרן גופרתי. שני הכימיקלים הללו פועלים יחד להסרת חלקית של ליגנין והמיסילולוזה, שני פולימרים ההופכים את קירות התא של הצמחים לנוקשים. באופן קריטי, הכימיקלים משאירים חלק גדול מהתאית, פולימר שלישי, שלמים. קירות תא העץ נעשים פחות קשיחים ונקבוביים יותר. בשלב הבא לחץ החוקר על העץ תוך חימוםו לכ 100 מעלות צלזיוס. בעץ תעלות טבעיות רבות הנקראות לומינה שרצות בכיוון הצמיחה. תעלות ודפנות תאים אלה קורסות במהלך החום והסחיטה של ​​חלק מתהליך החוקרים ונוצרים קשרי מימן חדשים בין מולקולות תאית, ומקשיחים את החומר.

התוצאה הסופית, כפי שנראה במיקרוסקופ, היא שכבות עץ ארוזות זה בזה, כך מדווחים החוקרים בעיתונם. החומר הסופי הוא כחמישית מעובי גודלו המקורי אך פי שלושה מהצפיפות.

החוקרים הכניסו את העץ הצפוף שלהם לסוללת בדיקות למדידת תכונותיו המכניות. הם בדקו את יכולתו לשאת עומס. הם בדקו את קשיחותו, זה חוזק מתיחה (כמה טוב הוא מסוגל לכוח משיכה), וכמה טוב הוא יכול לכופף. בסך הכל, התוצאה הייתה פיסת עץ גסה ונפילה. בבדיקת לחות, העץ התנפח רק כ 8.4 אחוז, בעודו נותר קשוח.

הם שיגרו גם טיל פלדה לעבר העץ באקדח אוויר בליסטי. חמש שכבות של החומר ביחד עצרו שבלול שנע במהירות שהמכונית עשויה להיות לפני התנגשות, מדווח מארק זסטרו ל"טבע ".

התוצאות היו מרשימות, אך לא הספיקו כדי לשכנע כמה מומחים. זסטרוב שוחח עם פרד קמקה באוניברסיטת אורגון סטייט שלא היה מעורב במחקר החדש. קמקה ציין כי 24 שכבות של עץ צפצפה צפוף הצליחו לעצור כדור מהיר של 9 מ"מ שנורה בגובה 25 מטר מבלי להזדקק לטיפול כימי. "שיטות אחרות אלה כנראה יקרות בהרבה מרתיחה של שבע שעות בתמיסה קאוסטית", הוא אומר.

אבל הוא ועמיתיו מתקדמים עם "עץ העל" שלהם, מדווח סטו בורמן לחדשות כימית והנדסה . חברת ספין אוף בשם אינוונטווד מקווה לשווק את הטכנולוגיה ולראות עתיד של כלי רכב, מטוסים, מכולות משלוח, ריצוף, שריון ועוד הבנויים מעץ מבושל, מטופל ודחוס שהוא חזק יותר מפלדה.