Ved å bløtlegge tre i en blanding av kjemikalier og deretter komprimere og varme det, har forskere laget et materiale som er sterkere enn stål, skriver Sid Perkins for Scientific American .
Relatert innhold
- Som blekkspruthud går dette nye materialet fra 2D til 3D i løpet av sekunder
- Er sopp fremtidens materiale?
Materialforskere har jobbet i flere tiår - å klemme tre, avkjøle og passere det gjennom ruller, behandle det med ammoniakk eller damp - alt i navnet til å lage et sterkt, tøft materiale laget av en relativt fornybar ressurs. Det nye treverket er tre ganger så tett som naturlig tre og 12 ganger sterkere, melder forskerne i en ny studie publisert i tidsskriftet Nature .
"Myke tresorter som furu eller balsa, som vokser raskt og er mer miljøvennlige, kan erstatte tregere, men tettere tresorter som teak, i møbler eller bygninger, " sier Liangbing Hu, materialforsker ved University of Maryland, College Park og en av studieforfatterne, ifølge en pressemelding.
Andre metoder for å "fortette" tre produserer materiale som har en tendens til å utvide seg tilbake mot sin opprinnelige størrelse og form når fuktigheten slår, forteller Perkins. Den nye tilnærmingen forbedrer trevirke på en måte som er fuktbestandig ved å skape et mer jevnt tett sluttresultat.
"Denne typen tre kan brukes i biler, fly, bygninger - alle bruksområder der stål brukes, " sier Hu til David Grossman, rapporterende for Popular Mechanics . Fremtidens skyskrapere kan til og med bygges av tre.
Prosessen starter med å trekke tre i et bad med natriumhydroksyd og natriumsulfat. Disse to kjemikaliene arbeider sammen for å fjerne lignin og hemicellulose delvis, to polymerer som gjør planteveggene stive. Kritisk sett etterlater kjemikaliene mye av cellulosen, en tredje polymer, intakt. Trecelleveggene blir mindre stive og mer porøse. Deretter presset forskeren treverket mens den varmet opp til omtrent 100 grader. Tre har mange naturlige kanaler kalt lumina som går i retning av vekst. Disse kanalene og celleveggene kollapser under den varme og klemme delen av forskernes prosess, og det dannes nye hydrogenbindinger mellom cellulosemolekyler og herder materialet.
Sluttresultatet, sett under et mikroskop, er lag tre som er tett pakket sammen, melder forskerne i papiret. Det endelige materialet er omtrent en femtedel av tykkelsen på sin opprinnelige størrelse, men tre ganger tettheten.
Forskerne utsatte deretter sitt fortettede trevirke for et batteri med tester for å måle dets mekaniske egenskaper. De testet kapasiteten til å bære belastning. De testet dens stivhet, det er strekkfasthet (hvor godt det holder med å trekke krefter), og hvor godt den kunne bøye seg. Totalt sett var resultatet et grovt og tumlet stykke tre. I en fuktighetstest svelget veden bare rundt 8, 4 prosent, mens den fortsatt var tøff.
De fyrte også et stålprosjektil mot treverket med en ballistisk luftpistol. Fem lag av materialet stanset sammen en snegle som beveget seg med hastigheten som en bil kan være før en kollisjon, melder Mark Zastrow for Nature .
Resultatene var imponerende, men ikke nok til å overbevise noen eksperter. Zastrow snakket med Fred Kamke ved Oregon State University som ikke var involvert i den nye forskningen. Kamke påpekte at 24 lag med fortettet poppelved var i stand til å stoppe en hastighet på 9 mm som ble avfyrt på 25 fot uten å kreve kjemisk behandling. "Disse andre metodene er sannsynligvis mye rimeligere enn en syv timers koke i en kaustisk løsning, " sier han.
Men Hu og kollegene går videre med sitt "super wood", melder Stu Borman for Chemical & Engineering News . Et spin-off-selskap som heter Inventwood håper å markedsføre teknologien og se en fremtid for kjøretøyer, fly, fraktcontainere, gulv, rustning og mer bygget med kokt, behandlet og komprimert treverk som er sterkere enn stål.
