Az új módszerrel keményített fától azt remélik a szakemberek, hogy egy sor felhasználási területen kiválthatja az acélt, többek között az építőiparban és a járműgyártásban.
Ez a szuper kemény fa a természetes faanyag porózus szerkezetének módosításával készül kémiai fürdővel és forró préseléssel. A fa három anyagból áll: cellulózból (50%), ligninből (kb. 20% a fától függően) és hemicellulózból (a maradék rostok).
Különböző fákat nátrium-hidroxid és nátrium-szulfit oldatban hét órán át főznek, amely a keményítőt tartalmazó cellulózt a legtöbbször érintetlenül hagyja, de eltávolítja belőle a lignint (egy polimer, amely megköti a cellulózt), ami több helyet hoz létre.
Ezután a kutatók egy napig 100 Celsius fokos hőmérsékleten és öt megapascal (a tengerszinten mért légköri nyomás 50-szerese) nyomás alatt tartják a faanyagot, hogy összenyomják a cellulóz csöveket (nanoszálakat), amíg ezek a sejtek nem kapcsolódnak egymáshoz.
"Ez egy új anyagkategória, amely nagy potenciállal rendelkezik," - nyilatkozta Li Teng társszerző, a Marylandi Egyetem mechanikai szakembere. A kutatás a Nature című folyóiratban jelent meg. (1)(2)
Az eredmény: egy 5 mm vastag falemez, amely 11,5-szer erősebb és háromszor sűrűbb, mint a természetes fa.
Ez az ultra-kompakt fa olyan erős, mint az acél, és a kutatók ugyanúgy tesztelték, mint ahogy a katonai járműveket szokták, amikor rozsdamentes acélból készült golyókat lőnek ki 30 méter/másodperc sebességgel egy légpuskából.
A "golyók" könnyen áthatolnak egy tipikus falemezen, de a sűrűbb fa belsejében elakadnak.
A kutatók úgy találták, hogy nem feltétlenül elég erős ahhoz, hogy védelmet nyújtson egy közelgő golyózápor ellen, de a szakemberek azt remélik, hogy a könnyű fa alternatívát jelenthet az építőiparban és a járműgyártásban használt acél helyett.
2010-ben az acélgyártás teljes kibocsátása 2,500 millió tonna volt. Ez a szám 2050-re várhatóan 2800 millió tonnára emelkedik.
Az acélhoz kapcsolódó károsanyag kibocsátások csökkentésére irányuló tervek már folyamatban vannak. Kína - a világ legnagyobb acéltermelője - 2020-ig le akarja csökkenteni a 150 millió tonnás acéltermelési kapacitását.
A világ nyersacéltermelése azonban 2017-ben 5,3 százalékkal nőtt. A szakértők szerint az acélgyártás okozta kibocsátásokat pontosabb és változatosabb építési termékekkel kell csökkenteni.
A kutatók azt állítják, hogy a folyamat során használt vegyi anyagok nem jelentenek jelentős szennyezést, és remélik, hogy a megerősített fa környezetbarátabb és fenntarthatóbb alternatíva lehet. (3)
(1) - https://www.nature.com/articles/d41586-018-01600-6?utm
(2) - https://www.nature.com/articles/nature25476.epdf
(3) - http://www.iflscience.com/technology/scientists-discover