"Αυτοπυκνωμένο" ξύλο μπορεί να ανταγωνιστεί το μέταλλο
Ενώ το ξύλο που καλλιεργείται με βιώσιμο τρόπο μπορεί να είναι ένα οικονομικό και οικολογικό δομικό υλικό, η σχετικά χαμηλή αντοχή του σε εφελκυσμό περιορίζει τις πιθανές εφαρμογές του. Αυτό θα μπορούσε σύντομα να αλλάξει, ωστόσο, χάρη σε μια νέα τεχνική αυτοπυκνώματος για τη δημιουργία υπερανθεκτικού ξύλου.
Οι μεμονωμένες ίνες ξύλου αποτελούνται κυρίως από κυτταρίνη, μαζί με ένα συνδετικό υλικό γνωστό ως λιγνίνη. Αυτό το μείγμα σχηματίζει το τοίχωμα αυτού που ουσιαστικά είναι ένας μακρύς κοίλος σωλήνας - η ίνα - που διατρέχει κατά μήκος του μεγαλύτερου κομματιού ξύλου. Ο κοίλος χώρος μέσα στον σωλήνα ονομάζεται αυλός και είναι αυτός που περιορίζει την αντοχή του ξύλου.
Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Nanjing της Κίνας ξεκίνησε πρόσφατα να αντιμετωπίζει αυτό το κενό, αναπτύσσοντας τη νέα διαδικασία.
Ξεκινά βράζοντας ένα κομμάτι ξύλου σε ένα μείγμα υδροξειδίου του νατρίου (αλισίβα) και θειώδους νατρίου, αφαιρώντας μέρος της λιγνίνης. Στη συνέχεια, το κομμάτι αυτό βυθίζεται σε ένα θερμαινόμενο μείγμα άλατος χλωριούχου λιθίου και ενός διαλύτη γνωστού ως διμεθυλακεταμίδιο. Αυτό προκαλεί τη διόγκωση της κυτταρίνης (και της υπόλοιπης λιγνίνης), η οποία επεκτείνεται προς τα μέσα για να γεμίσει τον αυλό.
Σε ένα τελικό βήμα, το επεξεργασμένο ξύλο αφήνεται να στεγνώσει στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου για 10 ώρες. Καθώς συμβαίνει αυτό, συρρικνώνεται ομοιόμορφα προς τα μέσα από όλες τις πλευρές, αλλά διατηρεί το αρχικό του μήκος.
Το προκύπτον υλικό φέρεται να παρουσιάζει «εξαιρετικά υψηλή» αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή σε κάμψη και αντοχή σε κρούση – πολύ περισσότερο από το φυσικό ξύλο. Ξεπερνά ακόμη και το ξύλο που έχει συμπιεστεί με παραδοσιακές μεθόδους, στις οποίες οι ίνες απλώς ισιώνονται μηχανικά προς τη μία κατεύθυνση.
Και σε αντίθεση με άλλες μεθόδους ομοιόμορφης πύκνωσης ξύλου, δεν απαιτεί ενεργοβόρα διαδικασία θερμής συμπίεσης.
Ελπίζεται ότι, μόλις αναπτυχθεί περαιτέρω η τεχνολογία, το αυτοπυκνούμενο ξύλο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά μέταλλα στην κατασκευή κτιρίων και σε άλλες πιθανές εφαρμογές.
Μια εργασία σχετικά με την έρευνα, με επικεφαλής τους Dafang Huang και Jie Li, δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Journal of Bioresources and Bioproducts .
Πηγή: https://newatlas.com/materials/self-densified-wood/
Φωτογραφία από Pixabay: https://www.pexels.com/el-gr/photo/221027/
Οι μεμονωμένες ίνες ξύλου αποτελούνται κυρίως από κυτταρίνη, μαζί με ένα συνδετικό υλικό γνωστό ως λιγνίνη. Αυτό το μείγμα σχηματίζει το τοίχωμα αυτού που ουσιαστικά είναι ένας μακρύς κοίλος σωλήνας - η ίνα - που διατρέχει κατά μήκος του μεγαλύτερου κομματιού ξύλου. Ο κοίλος χώρος μέσα στον σωλήνα ονομάζεται αυλός και είναι αυτός που περιορίζει την αντοχή του ξύλου.
Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Nanjing της Κίνας ξεκίνησε πρόσφατα να αντιμετωπίζει αυτό το κενό, αναπτύσσοντας τη νέα διαδικασία.
Ξεκινά βράζοντας ένα κομμάτι ξύλου σε ένα μείγμα υδροξειδίου του νατρίου (αλισίβα) και θειώδους νατρίου, αφαιρώντας μέρος της λιγνίνης. Στη συνέχεια, το κομμάτι αυτό βυθίζεται σε ένα θερμαινόμενο μείγμα άλατος χλωριούχου λιθίου και ενός διαλύτη γνωστού ως διμεθυλακεταμίδιο. Αυτό προκαλεί τη διόγκωση της κυτταρίνης (και της υπόλοιπης λιγνίνης), η οποία επεκτείνεται προς τα μέσα για να γεμίσει τον αυλό.
Σε ένα τελικό βήμα, το επεξεργασμένο ξύλο αφήνεται να στεγνώσει στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου για 10 ώρες. Καθώς συμβαίνει αυτό, συρρικνώνεται ομοιόμορφα προς τα μέσα από όλες τις πλευρές, αλλά διατηρεί το αρχικό του μήκος.
Το προκύπτον υλικό φέρεται να παρουσιάζει «εξαιρετικά υψηλή» αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή σε κάμψη και αντοχή σε κρούση – πολύ περισσότερο από το φυσικό ξύλο. Ξεπερνά ακόμη και το ξύλο που έχει συμπιεστεί με παραδοσιακές μεθόδους, στις οποίες οι ίνες απλώς ισιώνονται μηχανικά προς τη μία κατεύθυνση.
Και σε αντίθεση με άλλες μεθόδους ομοιόμορφης πύκνωσης ξύλου, δεν απαιτεί ενεργοβόρα διαδικασία θερμής συμπίεσης.
Ελπίζεται ότι, μόλις αναπτυχθεί περαιτέρω η τεχνολογία, το αυτοπυκνούμενο ξύλο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά μέταλλα στην κατασκευή κτιρίων και σε άλλες πιθανές εφαρμογές.
Μια εργασία σχετικά με την έρευνα, με επικεφαλής τους Dafang Huang και Jie Li, δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Journal of Bioresources and Bioproducts .
Πηγή: https://newatlas.com/materials/self-densified-wood/
Φωτογραφία από Pixabay: https://www.pexels.com/el-gr/photo/221027/
