Immergendo il legno in un mix di sostanze chimiche e quindi comprimendolo e riscaldandolo, i ricercatori hanno creato un materiale più resistente dell'acciaio, scrive Sid Perkins per Scientific American .
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Gli scienziati dei materiali lavorano da decenni - spremendo il legno, raffreddandolo e passandolo attraverso i rulli, trattandolo con ammoniaca o vapore - il tutto nel nome della creazione di un materiale forte e resistente fatto da una risorsa relativamente rinnovabile. Il nuovo legno è tre volte più denso del legno naturale e 12 volte più forte, i ricercatori riportano in un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature .
"I legni teneri come il pino o la balsa, che crescono rapidamente e sono più rispettosi dell'ambiente, potrebbero sostituire legni a crescita più lenta ma più densi come il teak, in mobili o edifici", afferma Liangbing Hu, scienziato dei materiali presso l'Università del Maryland, College Park e uno degli autori dello studio, secondo un comunicato stampa.
Altri metodi di "densificazione" del legno producono materiale che tende a espandersi alle dimensioni e alla forma originali quando l'umidità colpisce, dice Perkins. Il nuovo approccio migliora il legno in modo resistente all'umidità creando un risultato finale più uniformemente denso.
"Questo tipo di legno potrebbe essere utilizzato in automobili, aeroplani, edifici - qualsiasi applicazione in cui viene utilizzato l'acciaio", dice Hu a David Grossman, riferendo per Popular Mechanics . I grattacieli del futuro potrebbero persino essere costruiti in legno.
Il processo inizia immergendo il legno in un bagno di idrossido di sodio e solfato di sodio. Queste due sostanze chimiche lavorano insieme per rimuovere parzialmente la lignina e l'emicellulosa, due polimeri che rendono rigide le pareti cellulari delle piante. Criticamente, le sostanze chimiche lasciano intatta gran parte della cellulosa, un terzo polimero. Le pareti cellulari in legno diventano meno rigide e più porose. Successivamente, il ricercatore ha premuto il legno riscaldandolo a circa 100 gradi Celsius. Il legno ha molti canali naturali chiamati lumina che corrono nella direzione della crescita. Questi canali e le pareti cellulari collassano durante la parte di calore e compressione del processo dei ricercatori e si formano nuovi legami idrogeno tra le molecole di cellulosa, indurendo il materiale.
Il risultato finale, come visto al microscopio, sono strati di legno imballati strettamente insieme, i ricercatori riportano nel loro documento. Il materiale finale è circa un quinto dello spessore della sua dimensione originale ma tre volte la densità.
I ricercatori hanno quindi sottoposto il loro legno densificato a una serie di test per misurare le sue proprietà meccaniche. Hanno testato la sua capacità di sopportare un carico. Hanno testato la sua rigidità, la sua resistenza alla trazione (quanto resiste alle forze di trazione) e quanto bene potrebbe flettersi. Nel complesso, il risultato è stato un pezzo di legno grezzo e ruvido. In un test di umidità, il legno si è gonfiato solo dell'8, 4 percento, pur rimanendo resistente.
Hanno anche sparato un proiettile d'acciaio contro il legno con una pistola ad aria balistica. Cinque strati del materiale hanno fermato insieme una lumaca che si muoveva alla velocità che un'auto potrebbe essere prima di una collisione, riferisce Mark Zastrow per la natura .
I risultati furono impressionanti, ma non abbastanza per convincere alcuni esperti. Zastrow ha parlato con Fred Kamke alla Oregon State University che non è stato coinvolto nella nuova ricerca. Kamke ha sottolineato che 24 strati di legno di pioppo densificato sono stati in grado di fermare un proiettile da 9 mm che accelera a 25 piedi senza richiedere trattamenti chimici. "Questi altri metodi sono probabilmente molto meno costosi di un bollore di sette ore in una soluzione caustica", afferma.
Ma Hu e i suoi colleghi stanno andando avanti con il loro "super legno", riferisce Stu Borman per Chemical & Engineering News . Una società spin-off denominata Inventwood spera di commercializzare la tecnologia e vedere un futuro di veicoli, aerei, container, pavimentazioni, armature e altro costruito con legno bollito, trattato e compresso che è più forte dell'acciaio.
