Upottamalla puuta kemikaaliseokseen ja puristamalla ja kuumentamalla sitä sitten tutkijat ovat luoneet materiaalia, joka on vahvempi kuin teräs, kirjoittaa Sid Perkins Scientific Americanille .
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuten Octopus Skin, tämä uusi materiaali siirtyy 2D: stä 3D: seen sekunnissa
- Onko sieni tulevaisuuden materiaali?
Materiaalitieteilijät ovat työskennelleet vuosikymmenien ajan - puristaneet puuta, jäähdyttäneet ja kuljettaneet sitä telojen läpi, käsitteleneet sitä ammoniakilla tai höyryllä - kaikki nimittäin luomaan vahvan, kovan materiaalin, joka on valmistettu suhteellisen uusiutuvasta lähteestä. Uusi puu on kolme kertaa tiheämpi kuin luonnollinen puu ja 12 kertaa vahvempi, tutkijat raportoivat uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Nature- lehdessä.
"Pehmeät metsät, kuten mänty tai balsa, jotka kasvavat nopeasti ja ovat ympäristöystävällisempiä, voisivat korvata hitaammin kasvavia, mutta tiheämpiä puita, kuten tiikkikalusteita, huonekaluissa tai rakennuksissa", sanoo Marylandin yliopiston, College Parkin ja University Parkin materiaalitieteilijä Liangbing Hu. yksi tutkimuksen kirjoittajista, lehdistötiedotteen mukaan.
Muut puun "tiivistämisen" menetelmät tuottavat materiaalia, jolla on taipumus kasvaa takaisin alkuperäiseen kokoonsa ja muotoonsa kosteuden ollessa isossa, Perkins kertoo. Uusi lähestymistapa parantaa puuta kosteudenkestävällä tavalla luomalla tasaisemmin tiheän lopputuloksen.
"Tällaista puuta voitaisiin käyttää autoissa, lentokoneissa ja rakennuksissa - mihin tahansa sovellukseen, jossa käytetään terästä", Hu kertoo David Grossmanille, Popular Mechanics -raportoinnista. Tulevaisuuden pilvenpiirtäjät voisivat jopa rakentaa puusta.
Prosessi alkaa liottamalla puuta natriumhydroksidin ja natriumsulfaatin hauteessa. Nämä kaksi kemikaalia toimivat yhdessä poistaen osittain ligniiniä ja hemiselluloosaa, kaksi polymeeriä, jotka tekevät kasvien soluseinämistä jäykiksi. Kriittisesti kemikaalit jättävät suuren osan selluloosasta, kolmannesta polymeeristä, ehjänä. Puukennojen seinät muuttuvat vähemmän jäykiksi ja huokoisiksi. Seuraavaksi tutkija puristi puun kuumentamalla sitä noin 100 asteeseen. Puussa on monia luonnollisia kanavia, nimeltään lumina, jotka kulkevat kasvun suuntaa pitkin. Nämä kanavat ja soluseinät romahtavat tutkijoiden prosessin lämmön ja puristuksen aikana, ja selluloosamolekyylien välille muodostuu uusia vety sidoksia, mikä kovettaa materiaalia.
Lopputulos, kuten mikroskoopilla nähdään, on tiiviisti pakatut puukerrokset, tutkijat ilmoittavat paperissaan. Lopullinen materiaali on noin viidennes alkuperäisen koon paksuudesta, mutta kolme kertaa tiheys.
Sitten tutkijat suorittivat tiivistetyn puun testisarjan avulla sen mekaanisten ominaisuuksien mittaamiseksi. He testasivat sen kykyä kantaa kuorma. He testasivat sen jäykkyyttä, vetolujuutta (kuinka hyvin se kestää vetovoimia) ja kuinka hyvin se voi taipua. Kaiken kaikkiaan tuloksena oli yksi karkea ja rumpupuu puu. Kosteuskokeessa puu paisutti vain noin 8, 4 prosenttia, pysyen silti kovana.
He myös ampuivat terästä ammuksen puuhun ballistisella ilma-aseella. Viisi kerrosta materiaalia yhdessä pysäytti etanen, joka liikkuu nopeudella, jonka auto voi olla ennen törmäystä, raportoi Mark Zastrow for Nature .
Tulokset olivat vaikuttavia, mutta eivät riittäviä vakuuttamaan joitain asiantuntijoita. Zastrow puhui Fred Kamkelle Oregonin osavaltion yliopistossa, joka ei ollut mukana uudessa tutkimuksessa. Kamke huomautti, että 24 kerrosta tiivistettyä poppelipuuta pystyivät pysäyttämään ylinopeuden ylittävän 9 mm: n luodin, joka ampui 25 metrin päässä ilman kemikaalikäsittelyä. "Nämä muut menetelmät ovat todennäköisesti paljon halvempia kuin seitsemän tunnin keittäminen emäksisessä liuoksessa", hän sanoo.
Mutta Hu ja hänen kollegansa etenevät "superpuun" kanssa, raportoi Stu Borman Chemical & Engineering News -lehdelle. Inventwood-niminen spin-off-yritys toivoo markkinoivan tekniikkaa ja näkevänsä tulevaisuuden ajoneuvoja, lentokoneita, kuljetuskontteja, lattiapäällysteitä, panssaroita ja muita, jotka on rakennettu keitetyllä, käsitellyllä ja puristetulla puulla, joka on vahvempi kuin teräs.
