Новая технология обработки древесины дает возможность увеличить ее твердость более чем в двадцать раз. Тогда она становится даже тверже стали. Таким образом, натуральное сырье сможет заменить металлы и керамику.
Можно ли сделать кухонный нож из дерева ? Конечно, но многие сразу предполагают, что он будет ни слишком острым и ни слишком прочным. Ученым, публикующим свои работы в научном журнале «Материя», это удалось изменить. Они обработали древесину так, что она стала более чем в 20 раз тверже, чем обычно. Нож из такого материала острее стального.
Многие вещи вокруг нас сделаны из искусственных материалов, потому что натуральные материалы не обладают желаемыми свойствами, считают эксперты из Университета Мэриленда. Команда экспертов открыла новый способ повышения твердости древесины.
Как создать дерево, которое тверже стали?
Древесина состоит из целлюлозных волокон и поддерживающей основы из гемицеллюлозы и лигнина. Последние компоненты можно удалить химическим путем, что не слишком сложно. Твердость чистой целлюлозы уже сопоставима с твердостью керамики или стали.
Однако простое химическое удаление гемицеллюлозы и лигнина не сделает дерево твердым, как сталь. Это все еще слишком пористая, губчатая структура. В живой древесине такие микроскопические каналы играют важную роль – они проводят воду. В древесине, даже сухой, они ослабляют ее прочность.
Команда экспертов решила удалить лигнин (что делается в химической ванне при температуре 100 градусов). Затем древесину прессовали под давлением и при высокой температуре. Это удалило воду из дерева и закрыло пустоты. Исследование под микроскопом показывает, что это способ также удалил дефекты в структуре, которые могут ослабить любой материал.
Такое дерево после пропитки минеральным маслом стало водонепроницаемым и прочным. Ученые установили, что при такой обработке он в шесть раз тверже стали и в 23 раза тверже натурального дерева.
Желаемую форму можно изготовить из закаленной древесины. Исследователи сделали из него нож и гвозди. Нож отлично справился со своей ролью – он оказался в три раза острее стального. Его легко можно использовать для нарезки жареной говядины. Гвозди легко забивались стальным молотком в обычное дерево.
Древесина, которая тверже стали, поможет в защите окружающей среды
Разработанный учеными метод упрочнения древесины может помочь природе. Производство стали и керамики требует больших энергетических затрат – печи нагреваются до температуры в несколько тысяч градусов, в сталь также добавляют углерод, который выделяет большое количество углекислого газа. Вот почему компании работают над более экологичными методами производства стали.
Деревья имеют свойство поглощения углекислого газа, а процесс закалки древесины более экологически безопасен, чем выплавка стали. Процесс разложения лигнина происходит при температуре кипения воды. Химические вещества, расщепляющие лигнин, можно повторно использовать для изготовления следующей партии древесины. У нас на кухне много деревянных предметов, которые нам служили долгое время – например, разделочные доски, скалка или палочки для еды. Деревянные ножи также можно использовать в течение длительного времени, если они правильно заточены и за ними постоянно ухаживают.
Новое дерево сможет заменить сталь, керамику и пластик. Эксперты работают уже над новой идеей, паркет из их древесины, устойчивый к царапинам.
