Iako je drvo već vekovima osnovni građevinski materijal, njegove mehaničke slabosti - posebno niska zatezna čvrstoća - često ograničavaju njegovu primenu u zahtevnijim konstrukcijama. Ipak, kineski naučnici razvili su inovativan metod obrade koji bi mogao drvo da učini konkurentnim i samom metalu.
Ilustracija (Foto: Pexels)
Tim istraživača sa Univerziteta u Nandžingu osmislio je postupak kojim se prirodne slabosti drveta uspešno eliminišu. Ovaj proces kombinuje hemijsku obradu i kontrolisano sušenje kako bi se postigao efekat "samozgušnjavanja" materijala.
Drvena vlakna su sačinjena uglavnom od celuloze i lignina, materijala koji deluje kao vezivo i daje strukturalnu stabilnost. Ova kombinacija formira zidove duguljastih šupljih cevi koje se nalaze unutar drveta.
Oglas
Unutrašnji prostor tih cevi, poznat kao lumen, predstavlja ključnu slabost prirodnog drveta - upravo ta praznina ograničava njegovu ukupnu čvrstoću. Zbog postojanja lumena, drvo ne može da razvije pun potencijal svoje mehaničke otpornosti, što predstavlja izazov kod njegove primene u zahtevnijim konstrukcijama.
Proces ojačavanja drveta
Prvi korak podrazumeva kuvanje drveta u rastvoru natrijum-hidroksida (lužine) i natrijum-sulfita, čime se uklanja deo lignina. Nakon toga, obrađeni materijal se potapa u mešavinu litijum-hlorid soli i rastvarača poznatog kao dimetilacetamid.
Ovo dovodi do bubrenja celuloze i preostalog lignina, pri čemu dolazi do širenja materijala prema unutrašnjosti i popunjavanja unutrašnje šupljine - lumena.
U završnoj fazi drvo se suši na sobnoj temperaturi tokom deset časova. Za to vreme dolazi do ravnomernog skupljanja prema unutrašnjosti, pri čemu se dužina originalnog komada ne menja. Rezultat je materijal kompaktne strukture sa znatno boljim mehaničkim karakteristikama od običnog drveta.
Razlika između "samozgušnjavanja" drveta i standardnog komprimovanja (Foto: National Laboratory of Solid State Microstructures & Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials & Department of Materials Science and Engineering, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University)
Impresivne performanse bez velikih energetskih zahteva
Prema tvrdnjama istraživača, ovako obrađeno drvo pokazuje izuzetno visoke vrednosti zatezne čvrstoće, čvrstoće pri savijanju, kao i otpornosti na udarce - i to u meri koja premašuje čak i tradicionalno komprimovano drvo.
Ovaj postupak ne zahteva visoku temperaturu i energetski zahtevne prese, za razliku od drugih, što doprinosi njegovoj održivosti i ekonomičnosti.
Potencijalna primena
Očekuje se da bi ovakvo unapređeno drvo, kada se dodatno usavrši, moglo da pronađe široku primenu ne samo u građevinarstvu, već i u raznim drugim industrijama gde su čvrstoća i otpornost ključni faktori.
Naučni tim, koji su predvodili istraživači Dafang Huang i Jie Li, objavio je rezultate u časopisu Journal of Bioresources and Bioproducts.
