Группа исследователей под руководством Университета Баскского края (EHU) совместно с Уханьским университетом и Китайской академией наук разработала древесный материал с выдающимися характеристиками для использования в строительстве. Материал получил название BioStrong Wood.
Используя сочетание механических, химических и биологических методов обработки, удалось изменить внутреннюю структуру древесины и достичь уровня механической прочности, превышающего прочность нержавеющей стали.
Исследователи показали, что разработанный процесс может быть применён к различным типам древесины. Полученные результаты закладывают основу для разработки биологических материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, которые в ближайшем будущем могут заменить материалы ископаемого происхождения (например, термореактивные смолы или высокоэффективные термопласты), ставящие под угрозу экологию и общество.
«Древесина — один из наиболее доступных биологических материалов, но за пределами её традиционного использования она практически не исследуется для применения в высокотехнологичных областях», — сказал Эрланц Лизундия, доцент кафедры графического дизайна и инженерных проектов и исследователь в группе EHU по анализу жизненного цикла, один из ведущих авторов исследования вместе с профессором Чаоджи Ченом (Уханьский университет).
«Наши результаты показывают, что можно получить материалы с очень высокими механическими характеристиками, которые, в свою очередь, экономически целесообразны и обладают способностью улавливать углерод», — добавил он.
Команда использовала грибки, питающиеся древесиной, в сочетании с механической и химической обработкой, и смогла изменить молекулярную структуру древеснообразующих компонентов, придав материалу высокую механическую прочность. Также удалось повысить устойчивость к влаге, высоким температурам и экстремальным термическим нагрузкам (например, от -196 °C до 120 °C).
При анализе предела прочности на растяжение, то есть максимального напряжения, которое материал может выдержать перед разрушением, выяснилось, что он даже выше, чем у нержавеющей стали (SAE 304) — сплава, содержащего дефицитные, дорогие и потенциально токсичные материалы (хром, никель).
Исследование внесло ещё один вклад в разработку методологий (оценка жизненного цикла, технико-экономический анализ) для количественной оценки экологического воздействия и экономических затрат на разработанные материалы.
Хотя для применения процессов к другим типам природных материалов необходимы дальнейшие исследования, эта работа представляет собой значительный шаг вперёд в разработке циклических, устойчивых материалов, которые в среднесрочной перспективе могут заменить невозобновляемые и высокозагрязняющие материалы, лежащие в основе нашей экономики.
Предоставлено Университетом Баскского края.