Ученые нашли способ сделать древесину прочнее стали

Хотя древесина является распространенным и относительно дешевым материалом для производства, ученые уже давно пытаются сделать ее еще более полезной, пытаясь повысить уровень до уровня металлов.

Фото: Светлана МАКОВЕЕВА

Ученые из Университета Мэриленд в США разработали метод, который превращает кусок дерева в сверхкомпактный материал, который будет прочнее стали, и даже может остановить пули. Об этом сообщается в исследовании в журнале Nature.

Хотя древесина является распространенным и относительно дешевым материалом для производства, ученые уже давно пытаются сделать ее еще более полезной, пытаясь повысить уровень до уровня металлов. Один из способов сделать это - сжатие, но “уплотненный” материал имеет тенденцию к потере прочности, особенно при высокой влажности.

Команда исследователей предложила недорогую новую технику повышения прочности дерева. Она предполагает кипячение деревянных брусков липы в растворе гидроксида натрия и сульфита натрия в течение семи часов. Химикаты частично разъедают окружающие материал лигнины и гемицеллюлозы. За счет этого древесина становится более пористой и менее жесткой.

Затем бруски сжимаются между металлическими пластинами, нагретыми до 100 градусов по Цельсию при давлении 5 мегапаскалей - примерно в 50 раз превышающем атмосферное давление над уровнем моря. Это действие удаляет промежутки между стенками волокон в древесине, сжимая блоки примерно на 20 процентов от первоначальной толщины и делая их в три раза плотнее.

Полученный материал имеет ряд впечатляющих свойств: он в 20 раз более жесткий, в 50 раз более стойкий к сжатию и выдерживает в 11,5 раз больше растяжения - это делает древесину сильнее, но гораздо легче стали. Помимо этого, удельная прочность такого материала оказалась заметно выше, чем у многих сплавов, к примеру, в 1,7 раз выше, чем у титанового сплава Ti-6Al-4V.

По словам исследователей, уплотненная древесина даже может остановить пули. В ходе исследования они произвели выстрелы из пневматического ружья, которые легко оставляли дыры в обычных деревянных досках, но не пробивали слои обработанной древесины.

Ученые надеются, что эта техника может привести к созданию нового класса сильных и легких деревянных материалов, которые можно было бы использовать для замены стали в строительстве или при создании транспортных средств.