Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Maryland (UMD) ανακάλυψαν έναν απλό και προσιτό τρόπο για να δημιουργήσουν φυσικά ξύλινα υλικά που είναι 23 φορές πιο σκληρά από το παραδοσιακό ξύλο, σύμφωνα με νέο χαρτί Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Mater. Δοκίμασαν τα δείγματα σκληρυμένου ξύλου τους διαμορφώνοντας ένα ξύλινο μαχαίρι και πολλά ξύλινα καρφιά και διαπίστωσαν ότι και τα δύο είχαν απόδοση σε ή πάνω από αυτά των αντίστοιχων χάλυβα. Οι ερευνητές μπόρεσαν ακόμη και να κόψουν μια μπριζόλα μεσαίου πιάτου με το ξύλινο μαχαίρι τους ως απολαυστική απόδειξη της ιδέας. Μπόνους: Το μαχαίρι πλένεται στο πλυντήριο πιάτων για εύκολο καθάρισμα.
Γιατί να ασχοληθούμε με την κατασκευή ξύλινων μαχαιροπήρουνων όταν έχουμε καλά μαχαιροπίρουνα από ανοξείδωτο χάλυβα, για να μην αναφέρουμε τα πλαστικά σκεύη μιας χρήσης; Το τελευταίο αποτελεί σαφώς περιβαλλοντικό κίνδυνο, δεδομένου ότι περίπου 40 δισεκατομμύρια πλαστικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται ετησίως σπάνια ανακυκλώνονται επειδή είναι τόσο μικρά και ελαφριά. Και χρειάζονται 450 χρόνια για να αποσυντεθεί το πλαστικό, λένε οι συγγραφείς. Για χάλυβα και άλλα μη ανανεώσιμα στερεά – κράματα με βάση το νικέλιο και το τιτάνιο, για παράδειγμα, καθώς και το νιτρίδιο και το διαμάντι που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μια ποικιλία μηχανολογικών εφαρμογών – είναι ακριβή η κατασκευή τους επειδή απαιτούν τη δημιουργία ακραίας ενέργειας – πολύ έντονες (εξαιρετικά υψηλή θερμότητα και πίεση) συνθήκες. ).
Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον στην κοινότητα της επιστήμης των υλικών να βρει φθηνότερες και πιο περιβαλλοντικά βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις. «Όταν κοιτάς γύρω σου τα στερεά υλικά που χρησιμοποιείς στην καθημερινή σου ζωή, βλέπεις ότι πολλά από αυτά είναι τεχνητά, επειδή τα φυσικά υλικά δεν θα ικανοποιήσουν απαραίτητα αυτό που χρειαζόμαστε». είπε ο συν-συγγραφέας Teng Li, επιστήμονας υλικών στο UMD. Αυτός και οι συνάδελφοί του σκέφτηκαν ότι το ξύλο θα μπορούσε να είναι μια πιθανή εναλλακτική λύση στο πλαστικό, το σκυρόδεμα και τον χάλυβα.
Bo Chen et al., 2021
“Η κυτταρίνη, το κύριο συστατικό του ξύλου, έχει υψηλότερη αναλογία αντοχής προς πυκνότητα από τα περισσότερα υλικά μηχανικής, όπως τα κεραμικά, τα μέταλλα και τα πολυμερή, αλλά η τρέχουσα χρήση του ξύλου δεν αγγίζει σχεδόν το πλήρες δυναμικό του.” είπε ο Λι. Αυτό συμβαίνει επειδή το ξύλο δεν είναι τόσο ισχυρό όσο η καθαρή κυτταρίνη. Η κυτταρίνη αποτελεί μόνο το 40-50 τοις εκατό του ξύλου. Το υπόλοιπο είναι ημικυτταρίνη και λιγνίνη (δεσμευτικός παράγοντας).
μερικοί et al. Καταλήξαμε σε μια πρακτική και προσιτή μέθοδο κατασκευής για τη δημιουργία ενισχυμένου ξύλου αφαιρώντας τα ασθενέστερα συστατικά του (όπως η λιγνίνη). Πρώτα έκοψαν τα ακατέργαστα κομμάτια από λασπόξυλο σε μεγέθη δειγμάτων και μετά βύθισαν τα δείγματα σε ένα υδατικό διάλυμα (αναμεμιγμένο με υδροξείδιο του νατρίου και θειώδες νάτριο) για να γεμίσουν τους πόρους, προκαλώντας τη βύθιση των δειγμάτων στον πυθμένα του δοχείου. Τρεις διαφορετικές παρτίδες δειγμάτων ξύλου και διαλύματος βράστηκαν στους 100 °C για δύο, τέσσερις και έξι ώρες, αντίστοιχα, και στη συνέχεια τα δείγματα ξεπλύθηκαν με απιονισμένο νερό για να απομακρυνθούν τυχόν αιωρούμενα χημικά. (Οι συγγραφείς σημειώνουν ότι η κατασκευή κεραμικών, για παράδειγμα, απαιτεί θέρμανση των υλικών σε μερικές χιλιάδες βαθμούς Κελσίου.)