Ved at blødgøre træ i en blanding af kemikalier og derefter komprimere og opvarme det, har forskere skabt et materiale, der er stærkere end stål, skriver Sid Perkins for Scientific American .
Relateret indhold
- Ligesom Octopus Skin går dette nye materiale fra 2D til 3D i sekunder
- Er svampen fremtidens materiale?
Materialeforskere har arbejdet i årtier - presning af træ, afkøling og passering gennem ruller, behandling af det med ammoniak eller damp - alt sammen for at skabe et stærkt, hårdt materiale lavet af en relativt vedvarende ressource. Det nye træ er tre gange så tæt som naturligt træ og 12 gange stærkere, rapporterer forskerne i en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature .
”Blødt træ som fyr eller balsa, der vokser hurtigt og er mere miljøvenligt, kan erstatte langsommere, men tættere træ som teak, i møbler eller bygninger, ” siger Liangbing Hu, en materialevidenskabsmand ved University of Maryland, College Park og en af undersøgelsesforfatterne ifølge en pressemeddelelse.
Andre metoder til "fortætning" af træ producerer materiale, der har tendens til at udvide sig tilbage mod dets oprindelige størrelse og form, når fugtigheden rammer, fortæller Perkins. Den nye tilgang forbedrer træ på en måde, der er fugtbestandig ved at skabe et mere ensartet tæt slutresultat.
”Denne slags træ kunne bruges i biler, fly, bygninger - enhver anvendelse, hvor stål bruges, ” fortæller Hu til David Grossman, der rapporterer for Popular Mechanics . Fremtidens skyskrabere kunne endda bygges af træ.
Processen starter med at blødgøre træ i et bad med natriumhydroxid og natriumsulfat. Disse to kemikalier arbejder sammen om delvist fjernelse af lignin og hemicellulose, to polymerer, der gør plantens cellevægge stive. Kritisk set efterlader kemikalierne meget af cellulosen, en tredje polymer, intakt. Træcellevæggene bliver mindre stive og mere porøse. Dernæst pressede forskeren træet, mens det blev opvarmet til ca. 100 grader Celsius. Træ har mange naturlige kanaler kaldet lumina, der løber i vækstretningen. Disse kanaler og cellevægge kollapser under den varme og klemme del af forskernes proces, og der dannes nye brintbindinger mellem cellulosemolekyler, hvilket hærder materialet.
Slutresultatet, som det ses under et mikroskop, er lag af træ pakket tæt sammen, rapporterer forskerne i deres papir. Det endelige materiale er ca. en femtedel af tykkelsen af sin oprindelige størrelse, men tre gange densiteten.
Forskerne udsatte derefter deres fortættede træ for et batteri af test for at måle dets mekaniske egenskaber. De testede dens evne til at bære en belastning. De testede dens stivhed, det er trækstyrke (hvor godt det holder op med trækkræfter), og hvor godt det kunne bøjes. Samlet set var resultatet et groft og tumlet stykke træ. I en fugtighedstest kvældede træet kun 8, 4 procent, mens det stadig var hårdt.
De fyrede også et stålprojektil mod træet med en ballistisk luftpistol. Fem lag af materialet stoppede sammen en snegle, der bevægede sig med den hastighed, som en bil måtte være før en kollision, rapporterer Mark Zastrow for Nature .
Resultaterne var imponerende, men ikke nok til at overbevise nogle eksperter. Zastrow talte med Fred Kamke ved Oregon State University, som ikke var involveret i den nye forskning. Kamke påpegede, at 24 lag med fortettet poppeltræ var i stand til at stoppe en hurtig 9mm kugle, der blev fyret på 25 meter uden at kræve kemisk behandling. ”Disse andre metoder er sandsynligvis meget billigere end en syv-timers kogning i en kaustisk løsning, ” siger han.
Men Hu og hans kolleger går videre med deres "super træ", rapporterer Stu Borman til Chemical & Engineering News . Et spin-off firma kaldet Inventwood håber at markedsføre teknologien og se en fremtid med køretøjer, fly, forsendelsescontainere, gulve, rustning og mere bygget med kogt, behandlet og komprimeret træ, der er stærkere end stål.
