חומר סופר עמיד בפני כדורים, חסין אש וחזק יותר מפלדה

עץ רך שעבר שינוי ברמה המולקולרית הפך לחומר חזק יותר מפלדה אך קל יותר פי שישה, ובמקביל חסין כדורים ואש.

במחסן העצום של סטארט-אפ בשם InventWood, בקרוב יתחיל ייצור המוני של חומר חדשני: עץ רך שהומר ברמה המולקולרית לחומר חזק יותר מפלדה אך קל יותר פי שישה.

סופרווד - שמו של חומר מיוחד זה, צפוי להיות מסוגל להחליף קורות פלדה בשלד של בניין, והוא גם עמיד מספיק בפני פגיעות כדי לייצר דלתות חסינות כדורים.

בנוסף, החומר חסין אש. השכבה החיצונית של סופרווד גם היא תפחם באופן שמגן על החלק הפנימי, ומונע ממנו לקרוס באש כמו פלדה.

עץ משופר

ניתן להתייחס לליאנגבינג הו כ"ממציא" העץ המהונדס. לפני שלימד בייל, הו היה מנהל המרכז לחדשנות חומרים באוניברסיטת מרילנד.

שם, הוא המציא מגוון עצים שונים בעלי תכונות כמו שקיפות, יציקה כמו פלסטיק וקפיצות כמו כדור גומי. כל המצאותיו של הו כללו מניפולציה של עץ ברמה המולקולרית.

לסוג עץ זה מבנה קומפקטי והוא עמיד כמו פלדה. צילום: InventWood.

בשנת 2018, הו ועמיתיו המשיכו לעשות גלים בעולם מדעי החומרים כאשר הציגו את הטכנולוגיה ליצירת סופרווד במאמר שפורסם בכתב העת Nature.

כדי ליצור את החומר, הצוות התחיל בבישול וטיפול כימי של העץ. לאחר מכן הם דחסו אותו, מה שיצר קרש טיפוסי קל עד פי ארבעה. בתהליך, גילה הו שהניסוי דחף את סיבי התאית קרוב יותר זה לזה וקרס את התעלות המרכיבות את מערכת הדם של העץ.

בהתחלה, הניסוי נראה כתגלית יוצאת דופן שתישאר בסופו של דבר בגלריה. אנשים רבים פנו להו בנוגע לעסק, אך הוא אמר להם שהוא בסך הכל פרופסור באוניברסיטה ואין לו מושג מה לעשות עם הפרויקט.

אבל במקום לוותר, הו בילה את השנים הבאות בשכלול הטכנולוגיה, וצמצם את הזמן שלקח לייצור החומר מיותר משבוע לכמה שעות בלבד.

לאחר תשומת הלב הראשונית, באופן מפתיע, סופרווד נחשבה למשהו מוזר. עם זאת, אלכס לאו, מנכ"ל InventWood, יצר קשר עם הו וסייע בהפיכת החברה למסחרית בשנת 2021.

מאוחר יותר קיבלה הסטארט-אפ מענק של 20 מיליון דולר ממשרד האנרגיה בשנת 2022, וקיבלה מימון נוסף של 30 מיליון דולר ממשקיעים שונים.

פוטנציאל עצום

הסטארט-אפ מייצר כעת את המהלכים הראשונים של סופרווד, החל מהקיץ הזה. לאו אומר שהמפעל המסחרי הראשון מסוגו הוא קטן. המוצרים הראשוניים ישמשו לבניית "המעטפת" של בניין, החלקים שאינם נושאי עומס שעדיין דורשים אסתטיקה ועמידות.

דגימה של סופרווד (עץ כהה יותר) המונחת ליד עץ רגיל, עוברת מבחן כיפוף ארוך טווח לנשיאת משקל. צילום: וול סטריט ג'ורנל.

בטווח הארוך, הם רוצים לעבור להחלפת עמוד השדרה של הבניין מחומרים מסורתיים לעץ קשה במיוחד. "90% מפליטות הפחמן ממבנים מגיעות מבטון ופלדה במהלך הבנייה", אמר מר לאו.

כדי לבנות את המפעל הזה, גייסה InventWood 15 מיליון דולר בסבב הגיוס הראשון שלה בסדרה A. התהליך הובל על ידי קרן Grantham, בהשתתפות Baruch Future Ventures, Builders VC ו-Muus Climate Partners, שלוש קרנות בולטות בתחום ההשקעות בטכנולוגיה בת קיימא, אקלים וחדשנות חומרים.

סופרווד מתחיל בעץ רגיל, המורכב בעיקר משני תרכובות: תאית וליגנין. למעשה, תאית ננו-קריסטלית חזקה יותר מסיבי פחמן, ולכן המטרה היא לשפר את חוזקו של חומר עץ טבעי זה.

החברה משתמשת בכימיקלים המשמשים בתעשיית המזון כדי לשנות את המבנה המולקולרי של עץ, ולאחר מכן דוחסת את החומר כדי להגדיל את מספר קשרי המימן בין מולקולות התאית.

עם היכולת לדחוס חומר פי ארבעה, אנשים רבים יחשבו שסופרווד חזק יותר באותה כמות. "אבל למעשה הוא חזק יותר פי 10 בערך בזכות הקשרים הנוספים שנוצרים במהלך תהליך זה", מסביר לאו.

כאשר משולבים בין עץ קונבנציונלי בצבע בהיר יותר, Superwood יכול לחזק חלופות נושאות עומס לקורות פלדה במסגרות בתים. צילום: וול סטריט ג'ורנל.

התוצאה היא חומר בעל חוזק שבירה גבוה ב-50 אחוז מפלדה ויחס חוזק-משקל טוב פי 10, אומרת החברה. הוא גם עומד בתקני אש מסוג A, כלומר קשה להתלקח והוא עמיד בפני ריקבון וחרקים.

למעשה, שילוב Superwood באלמנטים מבניים בבניינים עדיין דורש אישור משותפי החברה, כולל קבלנים ואדריכלים. בנוסף, Superwood דורש גם תהליכי בנייה חדשים, מכיוון שהחומר חזק מספיק כדי לבטל את חיבורי הפלדה האופייניים למבני עץ מהונדסים.

יישומי החומר יכולים להתרחב גם מעבר לבנייה, על פי ה-WSJ. סופרווד דומה לסיבי פחמן, אך פחות שביר. הוא כבר משמש בכל דבר, החל מציוד ספורט ונעלי טניס ועד מכוניות מרוץ ומטוסים.

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