В то время как устойчиво выращенная древесина может быть экономичным и экологически чистым строительным материалом, ее относительно низкая прочность на разрыв ограничивает ее потенциальное применение. Однако в скором времени это может измениться благодаря новой технологии самоуплотнения, используемой для изготовления сверхпрочной древесины. Одно древесное волокно в основном состоит из целлюлозы и связующего материала, называемого лигнином. Эта смесь образует стенку того, что по сути является длинной пустой трубкой (т.е. волокном), которая простирается в продольном направлении внутри большего куска дерева. Полость внутри трубки называется просветом, и она ограничивает прочность древесины.

Несмотря на то, что традиционная древесина (на фото) широко используется в строительстве зданий, ее роль далека от ожидаемой

Исследовательская группа из Нанкинского университета недавно решила устранить этот недостаток, разработав новый процесс.

Сначала кусок дерева варят в смеси гидроксида натрия (щелочи) и сульфита натрия, чтобы удалить часть лигнина. Затем деревянные блоки погружают в нагретую смесь солей хлорида лития и растворителей диметилацетамида. Это приводит к тому, что целлюлоза (и оставшийся лигнин) набухают, расширяясь внутрь, чтобы заполнить просвет.

Последний шаг заключается в том, чтобы дать обработанной древесине высохнуть на воздухе при комнатной температуре в течение 10 часов. В этом процессе древесина равномерно сжимается внутрь со всех сторон, но при этом сохраняет свою первоначальную длину.

На схеме показана разница между самоуплотняющейся древесиной (вверху справа) и обычной прессованной древесиной (внизу слева).

Говорят, что материал обладает «сверхвысокой» прочностью на разрыв, прочностью на изгиб и ударной вязкостью, которая намного выше, чем у натурального дерева. Он даже превосходит древесину, которая сжимается обычными методами, где волокна механически сплющиваются только в одном направлении.

В отличие от других методов равномерного уплотнения древесины, он не требует энергоемкого процесса горячего прессования. Есть надежда, что по мере дальнейшего развития технологии самоуплотняющаяся древесина может быть использована в качестве альтернативы традиционным металлам в строительстве зданий и других возможных областях применения.

Исследование, проведенное под руководством Хуан Дафана и Ли Цзе, было недавно опубликовано в журнале Journal of Biological Resources and Bioproducts.