Надміцна деревина за допомогою нанотехнологій - дослідження
Науковці зупинили свій вибір на червоному дубі.
Міцніша за сталь? Американці посилили деревину нанотехнологіями. Зображення: Florida Atlantic University
Американські науковці з Флоридського Атлантичного університету, Університету Майамі та Окриджської національної лабораторії досягли значного прогресу у підвищенні міцності деревини. Їхня розробка базується на хімічному вдосконаленні лігноцелюлози за допомогою твердих нанорозмірних матеріалів.
Дослідники вивчили мікроскопічну структуру деревини, щоб зрозуміти, як хімічно покращити цей перспективний відновлювальний ресурс, виробництво якого у світі сягає 181,5 млрд тонн щорічно. Старший автор дослідження Вівіан Мерк пояснює, що метою було з'ясувати, чи можна зробити деревину міцнішою за рахунок додавання надміцних нанорозмірних мінералів, не збільшуючи її ваги, вартості виробництва та негативного впливу на довкілля. Після дослідження різних порід деревини, науковці зупинили свій вибір на червоному дубі.
Вченим вдалося отримати феригідрит – природний мінерал оксиду заліза. Для цього вони змішали нітрат заліза та гідроксид калію. Отриманий мінерал був введений у внутрішню структуру деревини. Результатом стала деревина зі значно підвищеною міцністю, яка практично не додала у вазі.
Незважаючи на посилення внутрішньої структури, загальна поведінка обробленої деревини при згинанні або зламі істотно не змінилася. Дослідники вважають, що цей екологічно чистий матеріал може стати ефективною альтернативою сталі та бетону у будівництві будівель, мостів, а також при виготовленні меблів та підлогових покриттів.
Для детального аналізу структури деревини дослідницька група застосувала атомно-силову мікроскопію, що дозволило на нанометровому рівні вивчити її жорсткість та еластичність. Також використовувався метод AM-FM для точних спостережень за змінами внутрішньої структури деревини після мінеральної обробки.
Декан Коледжу інженерії та комп’ютерних наук Стелла Баталама підкреслила важливість дослідження: «Зміцнюючи натуральну деревину за допомогою екологічно безпечних та економічно ефективних методів, наші дослідники закладають основу для нового покоління біоматеріалів, які потенційно можуть замінити традиційні матеріали, такі як сталь та бетон у будівельних конструкціях».
Більше новин читайте на GreenPost.
