Drewno od tysięcy lat jest jednym z najważniejszych materiałów budowlanych. Choć nadal w modzie, coraz częściej ustępuje miejsca innym, bardziej solidnym materiałom. Jednak chińscy naukowcy nie zamierzają rezygnować z tego budulca.
Drewno od wieków jest jednym z podstawowych materiałów budowlanych – jest lekkie, odnawialne i przyjazne dla środowiska. Ma jednak poważną wadę: w porównaniu z metalami jego wytrzymałość jest ograniczona. Teraz chińscy naukowcy z Nanjing University opracowali przełomową metodę samozagęszczania drewna, która sprawia, że staje się ono twardsze niż wiele stopów aluminium, zachowując przy tym swoją lekkość.
Twarde i lekkie drewno. Tak może wyglądać przyszłość budownictwa
Kluczem do sukcesu jest zmiana mikrostruktury drewna na poziomie komórkowym. Naturalne drewno składa się z włókien celulozowych połączonych ligniną. Wewnątrz tych włókien znajdują się puste przestrzenie (tzw. lumeny), które osłabiają jego wytrzymałość.
Zespół pod kierownictwem Dafanga Huanga i Jie Li opracował proces, który wypełnia te puste przestrzenie, zagęszczając drewno bez użycia wysokich temperatur i prasowania. Metoda obejmuje trzy etapy:
- Częściowe usunięcie ligniny – drewno jest gotowane w roztworze wodorotlenku sodu i siarczynu sodu.
- Pęcznienie włókien – materiał jest zanurzany w mieszaninie chlorku litu i rozpuszczalnika (dimetyloacetamidu), co powoduje rozluźnienie struktury i wypełnienie lumenów celulozą.
- Samoistne suszenie – drewno kurczy się równomiernie, zachowując pierwotną długość, ale znacząco zwiększając gęstość.
Efekt? Samozagęszczone drewno osiąga imponujące parametry:
- wytrzymałość na rozciąganie: 496 MPa (dla porównania stopy aluminium są w przedziale 70-700 MPa, a stal konstrukcyjna od 360 do nawet 1200 MPa),
- wytrzymałość na zginanie: 392 MPa,
- odporność na uderzenia: 75,2 kJ/m².
Co ważne, materiał zachowuje jednorodne właściwości we wszystkich kierunkach, w przeciwieństwie do tradycyjnego drewna prasowanego, które jest znacznie słabsze w poprzek włókien.
Nowa technologia może zrewolucjonizować budownictwo i produkcję mebli. Naukowcy przetestowali już drewniane gwoździe, które okazały się mocniejsze niż stalowe w testach obciążeniowych.
Na razie technologia jest w fazie laboratoryjnej, ale naukowcy są optymistami. Jeśli uda się ją wdrożyć na skalę przemysłową, superdrewno mogłoby znaleźć zastosowanie m.in. w:
- lekkich konstrukcjach budowlanych,
- meblach wysokiej wytrzymałości,
- elementach samochodowych i lotniczych.
Grafika: depositphotos