Американские материаловеды увеличили твердость древесины в двадцать три раза. Они обработали ее кипящим щелочным раствором, а затем сжали с помощью горячего пресса. Это позволило избавиться от мягкой фракции древесины (лигнина), заполнить пустоты и скрепить соседние целлюлозные волокна водородными связями. Нож из полученного материала не уступает стальным ножам, например, им можно с легкостью резать стейки.
Твердостью называют способность материала сопротивляться механическим деформациям. Твердые материалы нужны повсюду, от глубокого бурения до изготовления ножей, гвоздей и шурупов. Твердые материалы - сплавы и керамику - изготавливают при высокой температуре и давлении, что делает материалы дороже и увеличивает их углеродный след.
Американские материаловеды под руководством Тенга Ли (Teng Li) из Университета Мэриленда разработали твердый материал, который можно получать в мягких условиях из полностью возобновляемого сырья. За основу они взяли обычную древесину - природный композит, состоящий из прочных волокон полимера целлюлозы, скрепленных между собой более мягким полимером лигнином. Волокна целлюлозы в древесине расположены упорядоченно: все волокна вытянуты по направлению роста дерева, при этом мелкие волокна объединяются в более крупные структуры, создавая единый армирующий каркас. Это делает древесину прочной - например, по удельной прочности она превосходит многие рукотворные материалы. В то же время твердость древесины невысока из-за присутствия мягкого лигнина. Есть у древесины и другие недостатки: по сравнению с рукотворными материалами она более неоднородна, имеет полости и другие дефекты, а под действием воды постепенно набухает и разрушается. Чтобы превратить древесину в твердый материал Ли и его коллеги последовательно провели три процедуры.
Ученые работали с недорогой и распространенной древесиной липы. Сначала материал резали на пластинки размером 100 x 50 x 25 миллиметров, погружали в раствор гидроксида натрия (NaOH) и сульфита натрия (Na2SO3) и кипятили при температуре 100 градусов Цельсия. На этом этапе происходит частичное растворение лигнина и гемицеллюлозы. В поисках идеального состава материала, авторы меняли время обработки и приготовили три разных партии образцов, которые кипятили два, четыре и шесть часов.
Источник: "Интерфакс"
