Обычное дерево сделали прочнее стали

Ученые разработали способ получения сверхпрочного материала из обычного дерева. Новый материал в несколько раз прочнее стали или титана. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Американские исследователи предложили двухступенчатый процесс переработки обычной древесины в сверхпрочный материал. Методика применима для различных видов древесины. После обработки удельная прочность материала (то есть предел прочности, отнесенный к плотности) оказывается в несколько раз больше чем, например, у быстрорежущей инструментальной стали (особо твердый вид стали).

На первом этапе обработки ученые помещают обычную древесину в химический раствор, который удаляет лигнин (вещество одеревеневших клеток древесины). В результате древесина становится менее пористой и более гибкой. На втором этапе ее сильно сжимают при высокой температуре в направлении, перпендикулярном направлению волокон.

Получившийся материал приобретает уникальную микроструктуру: клетки оказываются полностью сжаты и плотно упакованы вдоль направления своего роста. В использующихся на данный момент методиках присутствует только второй этап – сжатие при высокой температуре. Полученная таким образом древесина становилась лишь немного прочнее, так как в ее микроструктуре оставался лигнин.

В результате серии экспериментов новый материал продемонстрировал рекордный показатель предела прочности – в 11,5 раз больше, чем у обычного дерева и в несколько раз больше, чем у различных пластиков (например, нейлона). Ученые также испробовали материал на пуленепробиваемость. В баллистическом эксперименте пять соединенных вместе слоев преобразованной древесины сумели задержать пулю.

Ученые предполагают, что полученный материал сможет стать легким и надежным средством бронированной защиты. Кроме того, новую древесину вероятно можно будет использовать в строительстве.