Ученые разработали технологию упрочнения дерева. Скоро фанера сможет заменить стальной лист

Лянбинг Ху (слева) и Тэн Ли (справа), инженеры Мэрилендского университета в Колледж-Парке
Лянбинг Ху (слева) и Тэн Ли (справа), инженеры Мэрилендского университета в Колледж-Парке

Инженеры Лянбинг Ху и Тэн Ли из Мэрилендского университета в Колледж-Парке нашли способ сделать древесину более чем в 10 раз жестче, тем самым создав натуральное вещество, которое прочнее, чем титановый сплав.

«Этот новый способ обработки древесины делает его в 12 раз более прочным, чем натуральное дерево, и в 10 раз более жестким», - сказал Лянбинг Ху из инженерной школы им. Джеймса Кларка (A. James Clark School of Engineering) и руководитель группы, которая провела исследование и опубликовала его результаты 8 февраля 2018 в журнале Nature . Ху является также членом Инновационного института энергетики штата Мэриленд (Maryland Energy Innovation Institute). «Этот материал может стать конкурентом стали и титановых сплавов, он настолько прочен и долговечен, что сравним по этим показателям с углеродным волокном, но гораздо дешевле».

«Этот материал одновременно и прочный и жесткий, что является комбинацией, которая обычно не встречается в природе», - говорят Тен Ли, второй член команды и Сэмюэл П. Лэнгли, доцент кафедры машиностроения в инженерной школе им. Джеймса Кларка. «Новый материал такой же прочный, как и сталь, но в шесть раз легче. Он требует для разрушения в 10 раз больше энергии, чем для натурального дерева. Его можно также гнуть и придавать нужную форму».

Команда провела сравнительные испытания нового материала и натурального дерева, выстреливая по ней неким подобием пуль. Пули прошли насквозь через обычную древесину, а в модифицированной древесине пуля увязла.

«С помощью нашей технологии мягкие породы дерева, такие как сосна, которые быстро растут и более экологичны, могут заменить медленнорастущие и более плотные породы, такие как тик», - утверждает Ху.

«Эта технология ведет к разработке легких конструкционных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками и с огромным потенциалом для широкого спектра применений, где требуется высокая прочность, большая вязкость и даже пуленепробиваемость», - говорит Хуайян Гао, профессор Университета Брауна (Brown University). «Особенно интересно отметить, что этот метод универсален для различных видов древесины и легок в применении».

«Этот вид древесины можно использовать в автомобилях, самолетах, зданиях - в любой конструкции он заменит сталь», - продолжает рассказывать Ху.

«Двухступенчатый процесс, применяемый при модифицировании древесины, обеспечивает ей исключительно высокую прочность», - оценил новую разработку Чжиган Су, профессор кафедры материаловедения в Гарвардском университете. «Учитывая обилие деревьев, а также богатых целлюлозой растений, эта разработка имеет большое будущее».

«Наиболее выдающимся решением, на мой взгляд, является обеспечение предельной концентрации лигнина (клея) между древесными клетками, чтобы улучшить механические свойства модифицированной древесины. Кроме того, большой интерес представляет тот факт, что это данная модификация древесины приводит к увеличению прочности и ударной вязкости, которые обычно исключают друг друга », - одобрил достижения команды инженеров Орландо Дж. Рохас, профессор Университета Аалто (Aalto University) в Финляндии.

Команда исследователей под руководством Ху ранее уже занимались технологиями модификации древесины. Они уже имеют за плечами богатый опыт работы с наноцеллюлозой, ими разработаны: сверхочищенная бумага для замены пластика, фотонная бумага для повышения эффективности солнечных элементов на 30%, батарея и суперконденсатор из дерева, батарея из древесного листа, прозрачная древесина для энергоэффективных зданий, опреснение воды для питья посредством энергии солнца.

Судя по всему, новая разработка даст человечеству материал прочный, дешевый, доступный и экологичный. Остается надеяться, что металлургические гиганты не объединятся и не остановят прогресс в разработке альтернативных материалов, грозящий потеснить металл и углепластик с рынка машиностроения и малоэтажного строительства.

по материалам сайта www.sciencedaily.com