Ingineri de la Universitatea din Maryland, Colegiul Park (UMD), au descoperit o modalitate de a face lemnul de peste 10 ori mai puternic și mai dur decât înainte, creând o substanță naturală mai puternică decât multe aliaje din titan.

“Acest nou mod de a trata lemnul îl face de 12 ori mai puternic decât lemnul natural și de 10 ori mai dur”, a declarat Liangbing Hu de la Școala de Inginerie A. James Clark din UMD și liderul echipei care a făcut cercetarea ce va fi publicată pe 8 februarie 2018 în revista Nature. “Acest material ar putea fi un concurent la oțel sau chiar aliaje din titan și este într-adevăr atât de puternic și durabil. Este de asemenea comparabil cu fibra de carbon, dar mult mai puțin costisitor”. Hu este profesor asociat de știință și inginerie a materialelor și membru al Institutului de Inovare pentru Energie din Maryland.

“Este foarte puternic și dur, o combinație care nu se găsește de obicei în natură”, au declarat Teng Li, membru al comitetului de conducere al echipei și Samuel P. Langley, profesor asociat de inginerie mecanică la Clark School din UMD. Echipa lui a măsurat proprietățile mecanice ale lemnului dens. “Este la fel de puternic ca oțelul, dar de șase ori mai ușor. Este nevoie de 10 ori mai multa energie pentru a-l fractura decât pentru lemnul natural și poate fi chiar îndoit și turnat la începutul procesului”.

Echipa a testat noul material lemnos față de lemnul natural, prin împușcarea cu proiectile de tip glonț. Proiectilul a trecut direct prin lemnul natural. Lemnul tratat pe prin noua metodă a oprit proiectilul.

“Pădurile moi, cum ar fi pinul sau balsa, care cresc repede și sunt mai ecologice, ar putea înlocui pădurile care cresc mai lent, dar furnizează lemn mai dens, cum ar fi tecul pentru mobilier sau clădiri”, a spus Hu.

“Studiul publicat prezintă o cale foarte promițătoare pentru proiectarea materialelor structurale ușoare și de înaltă performanță, cu un potențial enorm pentru o gamă largă de aplicații în care se dorește rezistență ridicată, duritate mare și rezistență balistică superioară”, a declarat Huajian Gao, profesor la Universitatea Brown (care nu a fost implicată în studiu). “Este deosebit de interesant să observăm că metoda este versatilă pentru diferite specii de lemn și este destul de ușor de implementat”.

“Acest tip de lemn ar putea fi folosit în mașini, avioane, clădiri – orice aplicație în care se utilizează oțel”, a spus Hu.

“Procesul în două etape descris în această lucrare facilitează o duritate finală extrem de mare, mult peste ceea ce este raportat în literatura de specialitate”, a declarat Zhigang Suo, profesor de mecanică și materiale la Universitatea Harvard, care nu a fost implicat în studiu. “Având în vedere abundența lemnului, precum și alte plante bogate în celuloză, această descoperire inspiră imaginația.”

“Cea mai remarcabilă caracteristică, în opinia mea, este existența unei concentrații limitate de lignină, adezivul dintre celulele din lemn, pentru a maximiza performanțele mecanice ale lemnului densificat. Îndepărtarea prea mică sau prea mare de lignină reduce rezistența, în comparație cu valoarea maximă obținută prin îndepărtarea parțială a ligninei, ceea ce evidențiază echilibrul subtil dintre legăturile de hidrogen și aderența impusă de un astfel de comozit polifenolic. Mai mult decât atât, de interes deosebit este faptul că densificarea lemnului duce atât la creșterea rezistenței, cât și la sporirea durității, două proprietăți care se limitează reciproc de obicei”, a declarat Orlando J. Rojas, profesor la Universitatea Aalto din Finlanda.

SURSA   Science Daily