Super materiál neprůstřelný, ohnivzdorný a pevnější než ocel

V rozlehlém skladu startupu s názvem InventWood se brzy začne hromadně vyrábět podivný nový materiál: měkké dřevo se na molekulární úrovni proměnilo v materiál, který je pevnější než ocel, ale šestkrát lehčí.

Superwood – název tohoto speciálního materiálu – by měl být schopen nahradit ocelové nosníky v kostře budovy a je také dostatečně odolný proti nárazu, aby se z něj daly vyrobit neprůstřelné dveře.

Materiál je navíc ohnivzdorný. Vnější vrstva Superwoodu také karbonizuje způsobem, který chrání vnitřní stranu a zabraňuje jejímu zhroucení v ohni, jako je tomu u oceli.

Modifikované dřevo

Liangbing Hu může být považován za „vynálezce“ umělého dřeva. Předtím, než začal učit na Yaleově univerzitě, byl Hu ředitelem Centra pro materiálové inovace na Marylandské univerzitě.

Tam vynalezl řadu unikátních dřevin, které měly vlastnosti, jako je průhlednost, tvarovatelnost jako plast a pružnost jako gumový míč. Všechny Huovy vynálezy zahrnovaly manipulaci se dřevem na molekulární úrovni.

Dřevo má kompaktní strukturu a je stejně odolné jako ocel. Foto: InventWood.

V roce 2018 Hu a jeho kolegové pokračovali v rozruchu světa materiálových věd , když v článku v časopise Nature představili technologii, na které se Superwood zakládá.

Aby tým vytvořil materiál, začal s vařením a chemickou úpravou dřeva. Poté ho stlačili, čímž se typická deska až čtyřikrát zlehčila. Během tohoto procesu Hu zjistil, že experiment stlačil celulózová vlákna blíže k sobě a zhroutil kanálky, které tvoří oběhový systém stromu.

Experiment se zpočátku jevil jako pozoruhodný objev, který nakonec zůstane v galerii. Mnoho lidí oslovovalo Hua s touto záležitostí, ale on jim řekl, že je jen univerzitní profesor a netuší, co s projektem dělat.

Místo aby se však vzdal, strávil Hu následujících několik let zdokonalováním technologie a zkrátil dobu výroby materiálu z více než týdne na pouhých několik hodin.

Po počáteční pozornosti překvapivě považoval Superwood za novinku. Alex Lau, generální ředitel společnosti InventWood, však Hu kontaktoval a v roce 2021 pomohl s komercializací společnosti.

Startup později v roce 2022 obdržel od Ministerstva energetiky grant ve výši 20 milionů dolarů a dalších 30 milionů dolarů financování získal od různých investorů.

Obrovský potenciál

Startup nyní začíná vyrábět první várky dřeva Superwood, a to letos v létě. Lau říká, že první komerční závod svého druhu je malý. Počáteční produkty budou použity k výrobě „pláště“ budovy, tedy nenosných částí, které stále vyžadují estetiku a odolnost.

Vzorek superdřeva (tmavší dřevo) vedle běžného dřeva, podrobený dlouhodobému testu ohybu zatížitelností. Foto: Wall Street Journal.

V dlouhodobém horizontu se chtějí posunout směrem k nahrazení páteře budovy z tradičních materiálů za supertvrdé dřevo. „Devadesát procent emisí uhlíku z budov pochází z betonu a oceli během výstavby,“ řekl pan Lau.

Na výstavbu závodu získala společnost InventWood v prvním kole Série A 15 milionů dolarů . Kolo vedl Grantham Fund za účasti Baruch Future Ventures, Builders VC a Muus Climate Partners, tří významných fondů investujících do udržitelných technologií, klimatu a materiálových inovací.

Superwood začíná běžným dřevem, které se skládá především ze dvou sloučenin: celulózy a ligninu. Nanokrystalická celulóza je ve skutečnosti pevnější než uhlíková vlákna. Hlavním cílem je tedy zvýšit pevnost této inherentní esence dřeva.

Společnost používá chemikálie používané v potravinářském průmyslu k úpravě molekulární struktury dřeva a poté materiál stlačuje, aby se zvýšil počet vodíkových vazeb mezi molekulami celulózy.

Vzhledem k tomu, že Superwood dokáže materiál stlačit čtyřikrát, mnoho lidí by si myslelo, že je o stejnou míru pevnější. „Ve skutečnosti je ale asi desetkrát pevnější díky dodatečným vazbám vytvořeným během tohoto procesu,“ vysvětluje Lau.

Když je Superwood vložen mezi světlejší konvenční dřevo, může vyztužit nosné alternativy k ocelovým nosníkům v rámování domů. Foto: Wall Street Journal.

Výsledkem je materiál s o 50 procent vyšší pevností v tahu než ocel a desetkrát lepším poměrem pevnosti k hmotnosti, uvádí společnost. Splňuje také požární normy třídy A, což znamená, že je vysoce odolný vůči ohni a hnilobě a poškození hmyzem.

Ve skutečnosti, zda začlenit Superwood do konstrukčních prvků budov, či nikoli, stále vyžaduje certifikaci od partnerů společnosti, včetně stavitelů a architektů. Superwood navíc vyžaduje také nové konstrukční procesy, protože materiál je dostatečně pevný, aby eliminoval ocelové spoje typické pro dřevěné konstrukce.

Podle WSJ by se využití tohoto materiálu mohlo rozšířit i nad rámec stavebnictví. Superwood je jako uhlíkové vlákno, ale méně křehké. Už se používá ve všem od sportovního vybavení a tenisových bot až po závodní auta a letadla.

Zdroj: https://znews.vn/sieu-vat-lieu-chong-dan-chong-chay-va-ben-hon-ca-thep-post1565040.html