Tým výzkumníků z Marylandské univerzity vyvinul poměrně jednoduchý postup, jak slibný materiál vytvořit. Výsledky své práce publikovali v prestižním vědeckém časopise Nature.
Dřevo nejprve čeká chemická lázeň: výzkumníci využili roztok hydroxidu sodného a siřičitanu sodného, ve kterém dřevo vařili 7 hodin. Tím byla ve dřevě zachována celulóza, ale odstraněny některé polymery, včetně části ligninu, který ve dřevě zpevňuje buněčné stěny.
Znázornění procesu: chemický proces je následován lisováním
Následně dojde k samotnému stlačování, které trvá celý den a je prováděno za teploty 100 °C, což má umožnit vytvořeních nových chemických vazeb a zajistit tak větší pevnost. Konkrétně se prý vytvoří nové vodíkové vazby mezi nanovlákny celulózy, které se stlačením provážou.
Nečekaně pevný a odolný materiál
Pod elektronovým mikroskopem je prý vidět, jak se do sebe slisovaná dřevěná vlákna zaklesnou: „Vidíte všechna ta nanovlákna, seřazená ve směru růstu,“ říká Hu Liangbing, jeden z týmu autorů z Universito of Maryland.
Stlačené dřevo je 11,5krát tvrdší, než běžné dřevo |
Produkty tohoto procesu jsou opravdu pozoruhodné. Vznikne „prkno“, které je 11,5krát tvrdší než původní dřevo a má trojnásobnou hustotu. Je také odolnější vůči poškrábání a vydrží i pořádný náraz. Konkrétně se můžete podívat na odolnost třímilimetrové vrsty materiálů 46gramovému projektilu o rychlosti 30 metrů za sekundu.
Balistický test slisovaného dřeva:
Zároveň je také možné toto „superdřevo“ během procesu vytvarovat do různých podob. Materiál, který je tvrdý jako ocel, ale přibližně šestkrát lehčí, samozřejmě zní velmi lákavě – využití by mohl nalézt například ve výrobě automobilů, letadel nebo i budov. Nové dřevo by mohlo nahradit řadu jiných materiálů, od oceli přes plasty, a dokonce prý i uhlíková vlákna nebo některé slitiny titanu.
Různé pokusy vylepšit vlastnosti dřeva jsou v hledáčku vědců již minimálně od čtyřicátých let 20. století. Nejde také samozřejmě o první pokus dřevo stlačit. Ty dřívější ale nebyly tak úspěšné. Docílily jen tři až čtyřikrát silnějšího materiálu, který měl různé nedostatky. Některé byly příliš křehké, dalším obecným nedostatkem byla špatná odolnost vůči vodě. Ve vlhkém prostředí běžně slisované dřevo bobtná a vrací se do původního tvaru. To zde problém není: i v testování v extrémně vlhkých podmínkách po dobu pěti dnů materiál nabobtnal za tuto dobu jen o 10 % a pokud byl potřený barvou, nedošlo k nabobtnání prý vůbec.
Superdřevo nabízí potenciál do budoucna, zatím není praktické
Zatím je výroba tohoto „superdřeva“ poměrně zdlouhavá, ale údajně by neměl být žádný problém ji do budoucna zrychlit a zefektivnit. Výzkumníci proces úspěšně vyzkoušeli s různými druhy dřeva, zdá se tedy být dostatečně univerzální. Další jasnou výhodou by po zlepšení výrobního procesu tak byla nízká cena: dřevo je levné, dostupné a obnovitelné. Využití slisovaného dřeva by také bylo ekologicky šetrnější než jiné materiály.
Zatím se tedy zdá, že nic nebude bránit velkému comebacku dřeva. V budoucnu bychom mohli jezdit v dřevěných autech nebo letět letadlem, který staronový materiál také využívá. Server Scientific American dále upozorňuje, že existují i další snahy využít dřevo novátorským způsobem: například jej zprůhlednit. To by umožnilo třeba udělat prakticky celé domy ze dřeva: včetně oken. Je tedy možné, že budoucnost je opravdu v jednom z nejběžnějších materiálů na Zemi.
Podle některých expertů ale bude potřeba ještě celá řada pokusů a omylů. Týmy experimentují s tím, jaké složky ze dřeva odstranit, aby vylepšily jeho parametry. „Snažíme se využít těch vlastností, které už dřevo od přírody má,“ říká Michaela Ederová z Institutu Maxe Plancka v Německu. „Je to fantastický materiál, se kterým se dá pracovat a vylepšovat jej.“
Aktualizace: Do článku jsme doplnili citace a podrobnosti o experimentu.
