Сверхпрочная древесина с помощью нанотехнологий - исследование

Американские ученые из Флоридского Атлантического университета, Университета Майами и Окриджской национальной лаборатории достигли значительного прогресса в повышении прочности древесины. Их разработка базируется на химическом совершенствовании лигноцеллюлозы с помощью твердых наноразмерных материалов.

Исследователи изучили микроскопическую структуру древесины, чтобы понять, как химически улучшить этот перспективный возобновляемый ресурс, производство которого в мире достигает 181,5 млрд тонн ежегодно. Старший автор исследования Вивиан Мерк объясняет, что целью было выяснить, можно ли сделать древесину крепче за счет добавления сверхпрочных наноразмерных минералов, не увеличивая ее веса, стоимости производства и негативного влияния на окружающую среду. После исследования различных пород древесины, ученые остановили свой выбор на красном дубе.

Ученым удалось получить ферригидрит - природный минерал оксида железа. Для этого они смешали нитрат железа и гидроксид калия. Полученный минерал был введен во внутреннюю структуру древесины. Результатом стала древесина со значительно повышенной прочностью, которая практически не прибавила в весе.

Несмотря на усиление внутренней структуры, общее поведение обработанной древесины при изгибе или изломе существенно не изменилось. Исследователи считают, что этот экологически чистый материал может стать эффективной альтернативой стали и бетону в строительстве зданий, мостов, а также при изготовлении мебели и напольных покрытий.

Для детального анализа структуры древесины исследовательская группа применила атомно-силовую микроскопию, что позволило на нанометровом уровне изучить ее жесткость и эластичность. Также использовался метод AM-FM для точных наблюдений за изменениями внутренней структуры древесины после минеральной обработки.

Декан Колледжа инженерии и компьютерных наук Стелла Баталама подчеркнула важность исследования: "Укрепляя натуральную древесину с помощью экологически безопасных и экономически эффективных методов, наши исследователи закладывают основу для нового поколения биоматериалов, которые потенциально могут заменить традиционные материалы, такие как сталь и бетон в строительных конструкциях".

Больше новостей читайте на GreenPost.