新用户注册

完善资料

选取头像

上传头像

拖拽或者缩放虚线框,生成自己满意的头像

头像

预览

忘记密码

设置新密码

设计

科学家“发明”了一种超级木头,和钢一样坚硬

徐雪晴2018-02-15 07:26:33

“以前没有人想到这样的处理方法,可能是对木头的纳米结构了解没那么深刻。”

马里兰大学的科学家发明了一种让木头变得和钢一样坚硬的方法。

步骤不复杂。首先,去除天然木材中的部分木质素,这是一种位于植物细胞壁中的有机聚合物,可以使木质部维持极高的硬度以支起整株植物的重量。

之后,在 150 华氏度(约 65 摄氏度)的温度中,对木头进行压缩,实现木材中纤维素纳米纤维的有序排列并增强其紧密度,实现木材的完全致密化,从而极大程度地增加纤维素纳米纤维之间的氢键密度,使经处理的木头在断裂过程中耗散大量能量,最终实现高韧性。经处理过的木头,厚度最终会缩小到原先的五分之一。

左图是未经处理的天然木头,右图是该木头经处理后的结果

实现这一研究成果的,是由马里兰大学材料科学系胡良兵副教授与机械工程系李腾教授组成的团队。上周,《自然》杂志在网站上发表了他们的研究论文。胡良兵在接受新华社采访时表示:“以前没有人想到这样的处理方法,可能是对木头的纳米结构了解没那么深刻。

经处理的木头,被戏称为“超级木头”,与同一品种且尺寸相同的天然木块对比,前者比后者坚固 12 倍。研究团队做了一组对比实验,当用子弹去击打两块品种相同的额木头时,未经处理的天然木头被完全击穿,而厚度及尺寸相同的超级木头,则将子弹挡在了中途。

这种处理方法的优势在于,可以使木头的坚固度及耐用度与钢、钛合金、碳纤维等高强度材料媲美,但制造成本更低,且在生产过程中不会危害环境;同时它适用于任何品种的木材。

胡良兵(左)和李腾(来源:eurekalert

胡良兵表示,通过这种方法,可以使松树、巴尔沙木等质地较软但生长很快的木头,变得更坚固,以替代生长速度较慢但质地坚硬的木头在家具和建筑中的使用。这样做有助于保护环境。

木材的潜能也能据此被更充分地发挥。胡良兵表示,超级木头在未来结构材料领域有巨大的应用前景,可以在建筑、交通、航空航天领域中取代金属与聚合物,“成为未来节能环保型高性能结构材料之星”。


题图及文内图来自 CO.Design

喜欢这篇文章?去 App 商店搜 好奇心日报 ,每天看点不一样的。