普通木材比钢或钛更耐用



木材是...一切的绝佳材料。 人们可以想象的一切都是由它组成的。 唯一缺少的是力量。 许多种类的木材非常耐用,但不幸的是,强度不足以广泛使用。 来自美国的专家通过特殊处理提高了木材的强度特性。

按照新方法加工木材后,其强度增加了十倍,变得比钢或钛更耐用。 同时,木材仍然是一种环保材料,可以替代塑料或金属。

“实际上,这是一类很有潜力的新型材料,”马里兰大学的专家李腾说。 滕和他的同事的工作于2月7日发表在权威的科学出版物《自然》上。

数十年来 ,人们一直没有停止尝试加固树木,以一种或另一种方式改变其特性。 有些方法是成功的,另一些则不是很好。 成功的选择之一是纤维素微纤维,这使您可以创建足以抵抗外部影响的材料。

但是滕和同事决定从另一个角度解决这个问题。 研究人员一直致力于改性天然木材的多孔结构。 最初,他们开始尝试在氢氧化钠和亚硫酸钠的溶液中煮沸各种类型的木材,包括橡木,历时7个小时。 该过程几乎不触及纤维素结构,但围绕纤维素的成分已部分消失。 一种这样的成分是木质素,一种纤维素结合聚合物。

然后,团队将一个木块放在压机下一天,同时将其加热到100摄氏度。 结果,形成了厚度为先前参数的五分之一的木板。 此外,这种材料的密度是天然木材的三倍,强度是天然木材的11.5倍。 先前增强强度特性的尝试导致此参数最多增加3-4倍。

用电子显微镜扫描新材料的纤维后发现,挤压会破坏纤维素管,纤维素管被压缩并缠绕在一起。 一位研究参与者说:“沿着树的生长轴放置纳米纤维,将它们连接在一起。”

为了检查“新型木材”如何抵抗外部因素,该小组开始使用弹道枪向托盘射击,该弹道枪通常用于测试军用车辆的强度。 事实证明,改性木材可以承受46克重的钢制弹丸以每秒30米的速度飞行的冲击。

当然,这比子弹从枪管中飞出的速度要慢得多,但这仍然是一个可靠的成就。 该速度大致相当于汽车在与障碍物碰撞之前行驶的速度。 是的,美国人认为他们的方法使他们能够制造适合汽车行业的材料。


专家认为,“树木改良剂”团队会使该过程过于复杂,这可能会更加简单。 例如,简单地暴露于高温,蒸汽和压力下可以显着改善材料的强度特性。 或者,您也可以在烧碱溶液中将树煮7小时。 结果是相当坚固的材料。 这种树的24层保护可延迟从手枪发射的9毫米子弹。

马克斯·普朗克研究所的研究员米卡埃拉·艾德(Mikaela Ider)认为,压力的作用还可以增强树的强度-尽管在这种情况下,尚不清楚纳米纤维的交织程度。 尽管如此,原始工作的作者们确信只有他们的技术才能显着提高树木的强度。 同事们同意他们的观点,他们说这项工作具有巨大的潜力,将来有可能创造出商业技术来用木材生产耐用的建筑材料。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN410147/


All Articles