Группа исследователей из университета Мэрилэнда разработала технологию, позволяющую создавать из дерева материал прочнее стали и некоторых титановых сплавов. Материал может найти применение в строительстве и в производстве защитной амуниции.
Преобразование дерева в суперпрочный материал происходит в две стадии. На первом этапе древесину вываривают в растворе гидроксида натрия и сульфита натрий (так же поступают с древесиной на начальном этапе производства целлюлозы). Вываривание в щелочной среде позволяет избавитсья от лигнина и хемицеллюлозы — естественных полимеров, которые укрепляют стенку древесных клеток. Целюлоза при этом остается невредимой.
Второй этап обработки — это сжатие вываренной в щелочи древесины с осторожным нагревом. При нужном давлении и температуре такая обработка приводит к формированию множества водородных связей между соседними цепочками целлюлозы. Водородные связи слабы, но их очень много, и разорвать все одновременно чрезвычайно трудно.
Сжатая древесина втрое плотнее несжатой, а ее прочность на разрыв больше вдесятеро, сопротивление сжатию больше в 50 раз, а жесткость выше в 20 раз, пишут авторы работы, опубликованной в Nature. Сжатая древесина тверже, ее сложнее поцарапать, а влага на нее почти совсем не действует: в лабораторных тестах образцы сжатой древесины в контейнерах с повышенной влажностью увеличивались в объеме менее чем на 10% за 5 дней, причем слоя краски хватало, чтоб свести это расширение на нет.
Пяти слоев сжатой древесины оказалось достаточно для того, чтобы остановить пулю. Кевлар той же толщины сработал бы лучше, но деревянная защита стоит на 95% меньше. Создатели технологии полагают, что на основе сжатой древесины можно будет делать дешевую броню.
yaplakal.com