A „szuperfa” tízszer tartósabb, de hatszor könnyebb, mint az acél

InventWood có trụ sở tại Maryland đã tạo ra loại vật liệu “siêu gỗ” có độ bền cao. Ảnh: CNN. — A Marylandben működő InventWood egy rendkívül tartós „szuperfa” anyagot alkotott. Fotó: CNN.

Egy amerikai cég egy újfajta fát fejlesztett ki, amelynek szilárdság-tömeg aránya tízszer nagyobb, mint az acélé, miközben akár hatszor könnyebb is.

A „Superwood” névre keresztelt terméket nemrégiben dobta forgalomba az InventWood, egy Liangbing Hu anyagtudós által alapított vállalat.

Több mint egy évtizeddel ezelőtt Hu elkezdte küldetését, hogy újraértelmezze az emberiség egyik legrégebbi építőanyagát. A Marylandi Egyetem Anyagfejlesztési Központjában végzett munkája során Hu – aki jelenleg a Yale Egyetem professzora – rájött a fa kreatív szerkezetének átalakítására.

Még a fát is átlátszóvá tette a lignin eltávolításával, amely a színét és szilárdságát adja. De a valódi célja a megerősítése cellulóz alapján, amely a növényi rostok fő alkotóeleme és a bolygó leggyakoribb biopolimerje.

Az áttörés 2017-ben jött el, amikor Hu úr először erősítette meg a természetes fát kémiai kezeléssel, hogy megerősítse a cellulózt, és ezáltal jobb építőanyaggá tegye azt.

A folyamat során a fát szelektív kémiai oldatban forralják, majd sejtszinten melegen préselik, ami sokkal sűrűbbé teszi. Egy hét elteltével az eredmény egy olyan fa, amelynek szilárdság-tömeg aránya magasabb, mint a legtöbb fémnek és szerkezeti ötvözetnek – áll a Nature folyóiratban megjelent kutatásban.

Évekig tartó fejlesztés és több mint 140 szabadalom után Hu úr piacra dobta a Superwoodot. „Kémiailag és gyakorlatilag is fa” – mondja Alex Lau, az InventWood vezérigazgatója. „De az építőiparban akár négyszer könnyebbé is teheti az épületeket, növelheti a földrengésállóságot, és csökkentheti az alapokra nehezedő terhelést, így gyorsabbá és könnyebbé téve az építkezést.”

„Úgy néz ki, mint a fa, csak minden tekintetben erősebb és jobb, ahogy teszteltük” – tette hozzá Lau úr.

Az InventWood jelenleg „szuperfát” gyárt a marylandi Frederick-i üzemében. Bár a gyártási időt ma már órákban, nem pedig napokban mérik, a vállalatnak még mindig időre van szüksége a méretnövekedéshez.

A „szuperfát” kezdetben kültéri alkalmazásokhoz, például teraszburkolatokhoz és falburkolatokhoz fogják használni, majd a következő évben beltéri alkalmazásokhoz, például lambériákhoz, padlóburkolatokhoz és bútorokhoz. „Az emberek gyakran panaszkodnak, hogy a fa idővel romlik, általában azért, mert a fém illesztéseknél vetemedik vagy törik” – mondta Lau úr. „A szuperfa helyettesítheti a fém alkatrészeket, sőt még a szögeket, csavarokat és a csapszegeket is.”

Lau úr úgy véli, hogy a jövőben teljes épületeket lehetne építeni Superwood felhasználásával, bár ehhez további vizsgálatokra lenne szükség. Hu úr eredeti kutatásához hasonlóan a fát egy kémiai eljárással erősítik meg, amely megváltoztatja a cellulóz szerkezetét, és olyan szorosan összenyomják, hogy ne pattanjon vissza.

„Elméletileg bármilyen fafajtát használhatunk” – mondta Lau úr. „Valójában 19 különböző fafajtát próbáltunk ki, köztük a bambuszt is, és mindegyik működött.”

Az InventWood szerint a „szuperfa” 20-szor erősebb, mint a hagyományos fa, és természetesen összenyomott üreges szerkezetének köszönhetően 10-szer ellenállóbb a horpadásokkal szemben. Ennek eredményeként ellenáll a penésznek és a rovaroknak, és a standard tűzállósági teszteken a legmagasabb pontszámot éri el.

A „szuperfa” jelenleg többe kerül, mint a hagyományos fa, és az előállítása nagyobb szénlábnyommal jár, de Lau úr azt állítja, hogy 90%-kal kevesebbe kerül, mint az acélé. „A célunk nem az, hogy olcsóbbak legyünk, mint a fa, hanem az, hogy közvetlenül versenyezzünk az acéllal a nagyüzemi termelésben” – mondta.

A mesterséges faanyag más formáit már régóta használják, de az InventWood hangsúlyozza, hogy ezek egyszerűen laminált faanyagok, nem pedig molekuláris szinten módosított faanyagok, mint a „szuperfa”.

Az utóbbi években az Egyesült Államokban erőteljesen feléledt a faépítészet trendje. Milwaukee városa – ahol a világ legmagasabb fa tornya (Ascent MKE, 87 m magas) található – nemrégiben bejelentette, hogy egy 183 méter magas fa torony építését tervezi.

A tervezett fa ma már versenyképes az acéllal és a betonnal szemben – a legnagyobb akadály az építőipar, amely konzervatív és lassan változik. „Ahhoz, hogy több faépítészetet lássunk, jobb oktatásra , kísérleti projektekre és megfelelő szabályozási keretre van szükségünk. De az olyan erős anyagok, mint a szuperfa, új lehetőségeket nyitnak meg a modern faépítészet számára” – mondta.