Заменит сталь и бетон. Ученые создали сверхпрочный материал из древесины

Американские исследователи значительно усилили прочность древесины с помощью твердых наноразмерных материалов.

Идея ученых из Флоридского Атлантического университета, Университета Майами и Окриджской национальной лаборатории заключалась в химическом совершенствовании лигноцеллюлозы

это растительное сухое вещество, состоящее из углеводных полимеров (целлюлоза, гемицеллюлоза) и ароматического полимера (лигнин). Ежегодно в мире производится 181,5 млрд тонн древесины, что делает ее перспективным возобновляемым ресурсом.

Целью исследователей было проверить, может ли добавление сверхпрочных наноразмерных минералов сделать древесину еще прочнее, не увеличивая при этом ее вес, стоимость производства и влияние на окружающую среду. После изучения твердых пород древесины ученые остановили выбор на красном дубе.

Ученым удалось получить ферригидрит — природный минерал оксида железа. Для этого они соединили нитрат железа и гидроксид калия. Полученный минерал необходимо было ввести во внутреннюю структуру древесины. В результате древесина стала еще прочнее и почти не получила дополнительного веса.

Несмотря на повышенную прочность внутренней структуры древесины после обработки, ее общее поведение при изгибе или изломе существенно не изменилось. Исследователи убеждают, что такой экологический материал может выступить альтернативой стали и бетону при возведении зданий, мостов, изготовлении мебели и напольных покрытий.

Для тщательного анализа структуры древесины исследовательская группа использовала атомно-силовую микроскопию, которая позволила на очень тонком уровне проверить ее жесткость и эластичность. Они также использовали другой метод, называемый AM-FM для точных наблюдений за тем, как минеральная обработка изменяет внутреннюю структуру древесины.

Результаты исследования были опубликованы в журналеACS Applied Materials and Interfaces

Источник: Interesting Engineering