Dengan merendam kayu dalam campuran bahan kimia dan kemudian memampatkan dan memanaskannya, penyelidik telah mencipta bahan yang lebih kuat daripada keluli, menulis Sid Perkins untuk Scientific American .
Kandungan Terkait
- Seperti Kulit Octopus, Bahan Baru ini Berlari dari 2D ke 3D dalam sekejap
- Adakah Fungus Bahan Masa Depan?
Para saintis bahan telah bekerja selama beberapa dekad - memecahkan kayu, menyejukkan dan melewatinya melalui penggelek, merawatnya dengan amonia atau wap - semuanya dalam bentuk mencipta bahan yang kuat dan sukar yang dihasilkan daripada sumber yang agak boleh diperbaharui. Kayu baru adalah tiga kali lebih tebal seperti kayu semula jadi dan 12 kali lebih kuat, penyelidik melaporkan dalam satu kajian baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature .
"Kayu lembut seperti pain atau balsa, yang berkembang pesat dan lebih mesra alam, boleh menggantikan hutan yang lebih besar tetapi padat seperti jati, perabot atau bangunan, " kata Liangbing Hu, seorang saintis bahan di Universiti Maryland, College Park dan salah satu daripada penulis kajian, menurut siaran akhbar.
Kaedah lain yang "menegaskan" menghasilkan bahan kayu yang cenderung melebarkan semula ke arah saiz dan bentuk aslinya apabila kelembapan berlaku, kata Perkins. Pendekatan baru meningkatkan kayu dengan cara yang tahan kelembapan dengan menghasilkan hasil akhir yang lebih seragam.
"Kayu jenis ini boleh digunakan dalam kereta, kapal terbang, bangunan - apa-apa permohonan di mana keluli digunakan, " Hu memberitahu David Grossman, melaporkan mekanik Popular . Pencakar langit masa depan boleh dibina dari kayu.
Proses ini bermula dengan merendam kayu dalam mandi natrium hidroksida dan natrium sulfat. Kedua-dua bahan kimia ini berfungsi bersama untuk membuang sebahagian daripada lignin dan hemiselulosa, dua polimer yang menjadikan dinding sel tumbuhan tegar. Secara kritis, bahan kimia meninggalkan banyak selulosa, polimer ketiga, utuh. Dinding sel kayu menjadi kurang tegar dan lebih keropos. Seterusnya, penyelidik menekan kayu semasa memanaskannya hingga kira-kira 100 darjah Celsius. Kayu mempunyai banyak saluran semulajadi yang dipanggil lumina yang berjalan di sepanjang arah pertumbuhan. Saluran dan dinding sel ini runtuh semasa bahagian panas-dan-memerah proses penyelidik dan bon hidrogen baru membentuk antara molekul selulosa, menguatkan bahan.
Hasil akhir, seperti yang dilihat di bawah mikroskop, adalah lapisan kayu yang dipenuhi rapat, penyelidik melaporkan dalam kertas mereka. Bahan akhir adalah sekitar seperlima ketebalan ukuran aslinya tetapi tiga kali ketumpatannya.
Para penyelidik kemudiannya menundukkan kayu yang disatukan kepada bateri ujian untuk mengukur sifat mekaniknya. Mereka menguji kapasiti untuk menanggung beban. Mereka menguji kekakuannya, ia adalah kekuatan tegangan (seberapa baik ia memegang sehingga daya tarik), dan seberapa baik ia dapat flex. Secara keseluruhan, hasilnya adalah satu kayu kasar dan jatuh. Dalam ujian kelembapan, kayu hanya membengkak kira-kira 8.4 peratus, sementara masih sukar.
Mereka juga menembak peluru besi di kayu dengan pistol udara balistik. Lima lapisan bahan bersama-sama menghentikan slug bergerak pada kelajuan yang kereta mungkin sebelum perlanggaran, laporan Mark Zastrow untuk Alam .
Hasilnya mengagumkan, tetapi tidak mencukupi untuk meyakinkan beberapa pakar. Zastrow bercakap kepada Fred Kamke di Oregon State University yang tidak terlibat dalam penyelidikan baru. Kamke menegaskan bahawa 24 lapisan kayu poplar yang padat dapat menghentikan peluru 9mm yang menembusi 25 kaki tanpa memerlukan rawatan kimia. "Kaedah lain mungkin lebih murah daripada mendidih selama tujuh jam dalam penyelesaian kaustik, " katanya.
Tetapi Hu dan rakan-rakannya bergerak maju dengan "kayu super" mereka, laporan Stu Borman untuk Berita Kimia & Kejuruteraan . Syarikat spin-off yang dipanggil Inventwood berharap untuk memasarkan teknologi dan melihat masa depan kenderaan, kapal terbang, kontena perkapalan, lantai, perisai dan lebih dibina dengan kayu rebus, dirawat dan dimampatkan yang lebih kuat daripada keluli.
