فوق العاده مقاوم در برابر گلوله، نسوز و قوی تر از فولاد

یک چوب نرم که در سطح مولکولی اصلاح شده است، به ماده‌ای تبدیل شده است که از فولاد قوی‌تر اما شش برابر سبک‌تر است، در عین حال که ضد گلوله و ضد آتش نیز می‌باشد.

در انبار وسیع یک استارتاپ به نام InventWood، به زودی تولید انبوه یک ماده جدید آغاز خواهد شد: چوب نرم در سطح مولکولی به ماده‌ای تبدیل می‌شود که از فولاد قوی‌تر اما شش برابر سبک‌تر است.

سوپروود - نام این ماده خاص است - انتظار می‌رود بتواند جایگزین تیرهای فولادی در اسکلت ساختمان شود و همچنین به اندازه کافی در برابر ضربه مقاوم است تا بتوان درهای ضد گلوله ساخت.

علاوه بر این، این ماده ضد حریق است. لایه بیرونی سوپروود نیز به گونه‌ای کربنیزه می‌شود که از قسمت داخلی محافظت می‌کند و مانند فولاد از فرو ریختن آن در آتش جلوگیری می‌کند.

چوب اصلاح شده

لیانگبینگ هو را می‌توان «مخترع» چوب مهندسی‌شده دانست. هو پیش از تدریس در دانشگاه ییل، مدیر مرکز نوآوری مواد در دانشگاه مریلند بود.

در آنجا، او انواع چوب‌های مختلف را با خواصی مانند شفافیت، قالب‌گیری مانند پلاستیک و خاصیت ارتجاعی مانند یک توپ لاستیکی اختراع کرد. تمام اختراعات هو شامل دستکاری چوب در سطح مولکولی بود.

این نوع چوب ساختار فشرده‌ای دارد و به اندازه فولاد بادوام است. عکس: InventWood.

در سال ۲۰۱۸، هو و همکارانش با ارائه فناوری ساخت سوپروود در مقاله‌ای در مجله نیچر، به ایجاد موجی در دنیای علم مواد ادامه دادند.

برای ساخت این ماده، تیم تحقیقاتی کار خود را با پختن و عملیات شیمیایی روی چوب آغاز کرد. سپس آن را فشرده کردند و یک تخته معمولی را تا چهار برابر سبک‌تر ساختند. در این فرآیند، هو کشف کرد که این آزمایش، الیاف سلولز را به هم نزدیک‌تر کرده و کانال‌هایی را که سیستم گردش خون درخت را تشکیل می‌دهند، از بین می‌برد.

در ابتدا، این آزمایش مانند یک کشف قابل توجه به نظر می‌رسید که در نهایت در گالری باقی خواهد ماند. افراد زیادی در مورد این تجارت به هو مراجعه کردند، اما او به آنها گفت که او فقط یک استاد دانشگاه است و هیچ ایده‌ای ندارد که با این پروژه چه کند.

اما هو به جای تسلیم شدن، چند سال بعدی را صرف اصلاح این فناوری کرد و زمان لازم برای تولید این ماده را از بیش از یک هفته به تنها چند ساعت کاهش داد.

پس از توجه اولیه، اکثر افراد به طرز شگفت‌آوری Superwood را کمی عجیب و غریب می‌دانستند. با این حال، الکس لاو، مدیرعامل InventWood، با هو تماس گرفت و در سال 2021 به تجاری‌سازی این شرکت کمک کرد.

این استارتاپ بعداً در سال ۲۰۲۲ ، ۲۰ میلیون دلار کمک مالی از وزارت انرژی دریافت کرد و ۳۰ میلیون دلار دیگر نیز از سرمایه‌گذاران مختلف تأمین مالی شد.

پتانسیل عظیم

این استارتاپ اکنون اولین سری از Superwood خود را از تابستان امسال تولید می‌کند. لاو می‌گوید اولین کارخانه تجاری از این نوع، کوچک است. محصولات اولیه برای ساخت «پوسته» ساختمان، یعنی قطعات غیرباربر که هنوز به زیبایی‌شناسی و دوام نیاز دارند، استفاده خواهند شد.

نمونه‌ای از چوب سوپروود (چوب تیره‌تر) که در کنار چوب معمولی قرار گرفته و تحت آزمایش خمش تحمل وزن طولانی مدت قرار گرفته است. عکس: وال استریت ژورنال.

در درازمدت، آنها می‌خواهند به سمت جایگزینی ستون فقرات ساختمان از مصالح سنتی با چوب فوق‌العاده سخت حرکت کنند. آقای لاو گفت: «۹۰ درصد از انتشار کربن از ساختمان‌ها از بتن و فولاد در طول ساخت و ساز ناشی می‌شود.»

برای ساخت این کارخانه، InventWood در دور اول سری A خود ۱۵ میلیون دلار جمع‌آوری کرد. این فرآیند توسط Grantham Fund با مشارکت Baruch Future Ventures، Builders VC و Muus Climate Partners، سه صندوق برجسته در زمینه سرمایه‌گذاری در فناوری پایدار، نوآوری در آب و هوا و مواد، رهبری شد.

سوپروود با چوب معمولی شروع می‌شود که در درجه اول از دو ترکیب تشکیل شده است: سلولز و لیگنین. در واقع، سلولز نانوکریستالی از فیبر کربن قوی‌تر است، بنابراین هدف افزایش استحکام این ماده چوبی طبیعی است.

این شرکت از مواد شیمیایی مورد استفاده در صنایع غذایی برای اصلاح ساختار مولکولی چوب استفاده می‌کند، سپس این ماده را فشرده می‌کند تا تعداد پیوندهای هیدروژنی بین مولکول‌های سلولز افزایش یابد.

با قابلیت فشرده‌سازی چهار برابری مواد، بسیاری از مردم فکر می‌کنند که سوپروود به همان میزان قوی‌تر است. لاو توضیح می‌دهد: «اما در واقع به دلیل پیوندهای اضافی ایجاد شده در طول این فرآیند، حدود ۱۰ برابر قوی‌تر است.»

وقتی چوب سوپروود بین چوب‌های معمولی با رنگ روشن‌تر قرار می‌گیرد، می‌تواند جایگزین‌های باربری تیرهای فولادی در اسکلت‌بندی خانه را تقویت کند. عکس: وال استریت ژورنال.

این شرکت می‌گوید نتیجه، ماده‌ای با مقاومت پارگی ۵۰ درصد بیشتر از فولاد و نسبت مقاومت به وزن ۱۰ برابر بهتر است. همچنین مطابق با استانداردهای آتش‌سوزی کلاس A است، به این معنی که به سختی آتش می‌گیرد و در برابر پوسیدگی و حشرات مقاوم است.

در واقع، اینکه آیا می‌توان از سوپروود در عناصر سازه‌ای ساختمان‌ها استفاده کرد یا خیر، هنوز نیاز به اخذ مجوز از شرکای شرکت، از جمله سازندگان و معماران، دارد. علاوه بر این، سوپروود به فرآیندهای ساخت و ساز جدیدی نیز نیاز دارد، زیرا این ماده به اندازه کافی قوی است که اتصالات فولادی معمول در سازه‌های چوبی مهندسی شده را از بین ببرد.

به گفته وال استریت ژورنال، کاربردهای این ماده می‌تواند فراتر از ساخت و ساز نیز باشد. سوپروود مانند فیبر کربن است، اما شکنندگی کمتری دارد. این ماده در حال حاضر در همه چیز از تجهیزات ورزشی و کفش‌های تنیس گرفته تا ماشین‌های مسابقه و هواپیماها استفاده می‌شود.

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