/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2Fd1f2785c14209bc8eaf154b12b0eed3a.jpg)
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
«Рассматривая древесину на разных уровнях — от микроскопических структур внутри клеточных стенок до целого куска дерева — мы смогли больше узнать о том, как химически улучшить натуральные материалы для использования», — объясняет старший автор исследования Вивиан Мерк.
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.
«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», — подчеркнула декан Колледжа инженерии и компьютерных наук Стелла Баталама.
Результаты исследования были опубликованы в журналеACS Applied Materials and Interfaces
Источник: Interesting Engineering