Kayu adalah bahan yang bagus untuk ... semuanya. Segala sesuatu yang dapat dibayangkan dibuat dari itu. Satu-satunya hal yang hilang adalah kekuatan. Banyak varietas kayu sangat tahan lama, tetapi, sayangnya, tidak cukup kuat untuk digunakan lebih luas. Spesialis dari AS telah mencapai peningkatan karakteristik kekuatan kayu melalui pemrosesan khusus.
Setelah kayu diproses menurut metode baru, kekuatannya meningkat sepuluh kali lipat, menjadi lebih tahan lama dibandingkan baja atau titanium. Pada saat yang sama, kayu masih tetap menjadi bahan yang ramah lingkungan, sebuah alternatif untuk plastik atau logam.
"Sebenarnya, ini adalah kelas materi baru dengan potensi besar," kata Li Teng, seorang spesialis dari University of Maryland. Karya Teng dan rekan-rekannya
diterbitkan pada 7 Februari di Nature publikasi ilmiah otoritatif.
Upaya untuk memperkuat pohon, untuk mengubah dengan satu atau lain cara karakteristiknya tidak berhenti selama
beberapa dekade . Beberapa metode berhasil, yang lain tidak terlalu baik. Di antara yang sukses adalah pemilihan serat mikro selulosa, yang memungkinkan Anda untuk membuat bahan yang cukup tahan terhadap pengaruh eksternal.
Tapi Teng dan rekan memutuskan untuk mendekati masalah dari perspektif yang berbeda. Para peneliti telah fokus pada memodifikasi struktur berpori dari kayu alami. Awalnya, mereka mulai mencoba merebus berbagai jenis kayu, termasuk ek, dalam larutan natrium hidroksida dan natrium sulfit selama tujuh jam. Proses ini membuat struktur selulosa hampir tidak tersentuh, tetapi komponen yang mengelilingi selulosa sebagian hilang. Salah satu komponen tersebut adalah lignin, polimer pengikat selulosa.
Kemudian tim menempatkan balok kayu di bawah pers selama sehari, sambil memanaskannya hingga 100 derajat Celcius. Akibatnya, papan kayu dengan ketebalan seperlima dari parameter sebelumnya terbentuk. Selain itu, bahan ini tiga kali lebih padat dari kayu alami dan 11,5 kali lebih kuat. Upaya sebelumnya untuk memperkuat karakteristik kekuatan menyebabkan peningkatan parameter ini maksimal 3-4 kali.
Pemindaian serat material baru dengan mikroskop elektron menunjukkan bahwa memeras menghancurkan tabung selulosa, yang dikompresi dan terjalin. "Anda mendapatkan nanofibers ditempatkan di sepanjang sumbu pertumbuhan pohon, dihubungkan bersama," kata salah satu peserta studi.
Untuk memeriksa bagaimana "kayu jenis baru" tahan terhadap faktor-faktor eksternal, tim mulai menembakkan palet dari senapan balistik, yang biasanya digunakan untuk menguji kekuatan kendaraan militer. Ternyata, kayu yang dimodifikasi dapat menahan dampak proyektil baja seberat 46 gram yang terbang dengan kecepatan sekitar 30 meter per detik.
Ini, tentu saja, jauh lebih lambat daripada kecepatan peluru yang terbang keluar dari laras senjata api, tapi tetap saja ini adalah prestasi yang solid. Kecepatan ini kira-kira sama dengan kecepatan mobil yang bergerak sebelum tabrakan dengan rintangan. Ya, orang Amerika percaya bahwa metode mereka memungkinkan mereka untuk membuat bahan yang cocok untuk industri otomotif.
Para ahli percaya bahwa tim "penyempurnaan pohon" terlalu rumit prosesnya, yang bisa jauh lebih sederhana. Sebagai contoh, hanya paparan suhu tinggi, uap dan tekanan dapat secara signifikan meningkatkan karakteristik kekuatan material. Atau Anda bisa merebus pohon selama 7 jam dalam larutan soda api. Hasilnya adalah bahan yang cukup kuat. Perlindungan 24 lapis dari pohon seperti itu menunda peluru 9 mm yang ditembakkan dari pistol.
Mikaela Ider, seorang peneliti di Max Planck Institute, percaya bahwa efek tekanan juga memperkuat pohon - meskipun dalam kasus ini tidak jelas berapa banyak jalinan nanofibers terjadi. Namun demikian, para penulis karya asli yakin bahwa hanya teknik mereka yang secara signifikan dapat meningkatkan kekuatan pohon. Kolega setuju dengan mereka, mengatakan bahwa pekerjaan itu memiliki potensi besar, dan di masa depan akan dimungkinkan untuk menciptakan teknologi komersial untuk produksi bahan bangunan tahan lama dari kayu.