Przyszłość budownictwa jest w drewnie. Chińska metoda zastąpi metal

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:

1. Częściowe usunięcie ligniny – drewno jest gotowane w roztworze wodorotlenku sodu i siarczynu sodu.
2. Pęcznienie włókien – materiał jest zanurzany w mieszaninie chlorku litu i rozpuszczalnika (dimetyloacetamidu), co powoduje rozluźnienie struktury i wypełnienie lumenów celulozą.
3. Samoistne suszenie – drewno kurczy się równomiernie, zachowując pierwotną długość, ale znacząco zwiększając gęstość.

Efekt? Samozagęszczone drewno osiąga imponujące parametry:

Czytaj dalej poniżej

Ta gwiazda mogła... wybuchnąć! Co to dla nas oznacza? Jakub Szczęsny

Czy czarne dziury przestrzegają praw fizyki? Oto, co myślą naukowcy Jakub Szczęsny

• 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