Czy z drewna można zrobić kuchenny nóż? Oczywiście, ale nie będzie ani zbyt ostry, ani zbyt trwały. Naukowcom, którzy publikują pracę w czasopiśmie naukowym „Matter” udało się to zmienić. Przetworzyli drewno tak, że jest ponad 20 razy twardsze niż zwykle. Zrobiony z takiego materiału nóż jest ostrzejszy niż stalowy.

Nieprzetworzone drewno jest dość nietrwałe. To, z którego budujemy domy czy produkujemy meble, również jest przetwarzane. Drewno się suszy, potem pokrywa się je lakierami lub nasącza olejami. Nie jest to do końca skuteczny sposób. Nawet twarde drewno ustępuje pod względem mechanicznym ceramice lub stali.

– Wiele przedmiotów wokół nas składa się z materiałów wytworzonych przez człowieka, bo naturalne nie mają pożądanych właściwości – mówi Teng Li z University of Maryland, którego zespół odkrył nowy sposób na zwiększenie twardości drewna.

Jak stworzyć drewno twardsze od stali

Drewno składa się z włókien celulozy i wpierającego je szkieletu z hemicelulozy i ligniny. Te ostatnie składniki można usuwać chemicznie, co nie jest zbyt skomplikowane. Twardość czystej celulozy jest już porównywalna z ceramiką czy stalą.

Samo chemiczne usunięcie hemicelulozy i ligniny nie sprawi jednak, że drewno stanie się twarde jak stal. Wciąż ma zbyt porowatą, przypominającą gąbkę strukturę. W żywym drewnie takie mikroskopijne kanały mają ważną rolę – przewodzą wodę. W drewnie, nawet suchym, osłabiają jego wytrzymałość.

Li wraz z zespołem postanowili usunąć ligninę (co odbywa się w chemicznej kąpieli w temperaturze stu stopni). Potem sprasowali drewno pod ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Usunęło to z drewna wodę i pozamykało puste przestrzenie. Z badań mikroskopowych wynika, że pousuwało również defekty w strukturze, które potrafią osłabić każdy materiał.

Po nasączeniu olejem mineralnym takie drewno stało się wodoodporne i trwałe. Naukowcy zmierzyli, że poddane takiej obróbce jest sześciokrotnie twardsze od stali i 23-krotnie twardsze od naturalnego drewna.

Z tak utwardzonego drewna można wytworzyć pożądany kształt. Badacze stworzyli zeń nóż oraz gwoździe. Nóż doskonale spełnił swoją rolę – okazał się trzykrotnie ostrzejszy od stalowego. Można nim było bez trudu pokroić stek wołowy. Gwoździe bez problemu udawało się wbić w zwykłe drewno stalowym młotkiem.

Twardsze od stali drewno może pomóc chronić środowisko

Sposób utwardzania drewna opracowany przez naukowców może pomóc przyrodzie. Produkcja stali i ceramiki jest bardzo energochłonna – piece rozgrzewane są do temperatury kilku tysięcy stopni, do stali dodawany jest też węgiel – co emituje spore ilości dwutlenku węgla. Dlatego firmy pracują nad bardziej ekologicznymi metodami produkcji stali.

Drzewa pochłaniają dwutlenek węgla, a proces utwardzania drewna jest bardziej przyjazny dla środowiska niż wytop stali. Proces rozkładu ligniny zachodzi w temperaturze wrzenia wody. Chemikalia, które rozkładają ligninę, można wykorzystać ponownie do przetworzenia następnej partii drewna.

– W naszej kuchni mamy wiele drewnianych przedmiotów, które służą nam już bardzo długo – jak deski do krojenia, wałek do ciasta, czy pałeczki. Naszych drewnianych noży też będzie można używać przez długi czas, jeśli się je będzie ostrzyć i dbać o ich powierzchnie – dodaje Li.

Nowe drewno będzie mogło zastąpić stal, ceramikę czy tworzywa sztuczne. Przede wszystkim będzie można zeń robić odporne na zarysowania parkiety.


Źródło: Matter.