Szuper anyagú, golyóálló, tűzálló és erősebb, mint az acél

Az InventWood nevű startup hatalmas raktárában hamarosan megkezdődik egy újszerű anyag tömeggyártása: a puhafa molekuláris szinten olyan anyaggá alakul át, amely erősebb, mint az acél, de hatszor könnyebb.

A Superwood – ennek a különleges anyagnak a neve – várhatóan képes lesz az épület vázában az acélgerendák helyettesítésére, és elég ütésálló ahhoz, hogy golyóálló ajtókat készítsen belőle.

Ezenkívül az anyag tűzálló. A Superwood külső rétege elszenesedik, így védi a belső részt, megakadályozva, hogy az acélhoz hasonlóan tűz esetén összeomoljon.

módosított fa

Liangbing Hu a mesterséges fa „feltalálójának” tekinthető. Mielőtt a Yale Egyetemen tanított, Hu a Marylandi Egyetem Anyagfejlesztési Központjának igazgatója volt.

Ott különféle fafajtákat talált fel, amelyek olyan tulajdonságokkal rendelkeztek, mint az átlátszóság, a műanyaghoz hasonlóan formázhatóság és a gumilabda-szerű rugalmasság. Hu összes találmánya a fa molekuláris szintű manipulálására irányult.

Ez a fafajta kompakt szerkezetű és ugyanolyan tartós, mint az acél. Fotó: InventWood.

2018-ban Hu és kollégái további nagy feltűnést keltettek az anyagtudomány világában, amikor a Nature folyóiratban megjelent cikkükben bemutatták a Superwood előállítására szolgáló technológiát.

Az anyag előállításához a csapat a fa kifőzésével és kémiai kezelésével kezdte. Ezután összenyomták, így egy tipikus deszka akár négyszer könnyebb lett. A folyamat során Hu felfedezte, hogy a kísérlet közelebb nyomta egymáshoz a cellulózrostokat, és összenyomta a fa keringési rendszerét alkotó csatornákat.

Eleinte a kísérlet figyelemre méltó felfedezésnek tűnt, amely végül a galériában marad. Sokan keresték meg Hu-t az üzlettel kapcsolatban, de ő azt mondta nekik, hogy ő csak egy egyetemi professzor, és fogalma sincs, mitévő legyen a projekttel.

De ahelyett, hogy feladta volna, Hu a következő néhány évet a technológia finomításával töltötte, és az anyag előállításához szükséges időt több mint egy hétről néhány órára csökkentette.

A kezdeti figyelem után meglepő módon a Superwoodot kissé különcnek tartották. Alex Lau, az InventWood vezérigazgatója azonban felvette a kapcsolatot Hu-val, és segített a vállalat 2021-es kereskedelmi forgalomba hozatalában.

A startup később, 2022-ben 20 millió dolláros támogatást kapott az Energiaügyi Minisztériumtól, és további 30 millió dollár finanszírozást kapott különböző befektetőktől.

Hatalmas potenciál

A startup most nyáron kezdi meg a Superwood első tételeinek gyártását. Lau szerint az első ilyen jellegű kereskedelmi üzem kicsi. A kezdeti termékeket az épület „héjának”, a nem teherhordó részeknek az építésére használják majd, amelyeknek továbbra is esztétikai és tartóssági szempontokra van szükségük.

Egy normál fa mellé helyezett Superwood (sötétebb fa) minta, amely hosszú távú teherbírási hajlítóvizsgálaton esik át. Fotó: Wall Street Journal.

Hosszú távon az épület gerincét a hagyományos anyagokról a szuperkeményfára szeretnék cserélni. „Az épületek szén-dioxid-kibocsátásának 90%-a a betonból és az acélból származik az építés során” – mondta Lau úr.

A gyár felépítéséhez az InventWood 15 millió dollárt gyűjtött össze az első A sorozatú finanszírozási körben. A folyamatot a Grantham Alap vezette, a Baruch Future Ventures, a Builders VC és a Muus Climate Partners részvételével, amelyek három kiemelkedő alap a fenntartható technológiákba, az éghajlatváltozásba és az anyaginnovációba való befektetés területén.

A Superwood a hagyományos fából indul ki, amely elsősorban két vegyületből áll: cellulózból és ligninből. Valójában a nanokristályos cellulóz erősebb, mint a szénszál, így a cél ennek a természetes faanyagnak a szilárdságának fokozása.

A cég az élelmiszeriparban használt vegyszereket használ a fa molekuláris szerkezetének módosítására, majd az anyagot összenyomja, hogy növelje a cellulózmolekulák közötti hidrogénkötések számát.

Mivel a Superwood képes négyszeresére összenyomni az anyagot, sokan azt gondolnák, hogy ugyanannyival erősebb. „De valójában körülbelül tízszer erősebb a folyamat során létrejövő extra kötéseknek köszönhetően” – magyarázza Lau.

Világosabb színű hagyományos fa közé illesztve a Superwood megerősítheti a házszerkezetek acélgerendáinak teherhordó alternatíváit. Fotó: Wall Street Journal.

Az eredmény egy olyan anyag, amelynek szakítószilárdsága 50 százalékkal nagyobb, mint az acélé, és a szilárdság-tömeg aránya tízszer jobb – állítja a cég. Emellett megfelel az A osztályú tűzvédelmi előírásoknak is, ami azt jelenti, hogy nehezen gyullad meg, és ellenáll a rothadásnak és a rovaroknak.

Valójában a Superwood épületek szerkezeti elemeibe való beépítéséhez továbbra is a vállalat partnereinek, köztük az építőipari vállalkozóknak és az építészeknek a tanúsítványa szükséges. Ezenkívül a Superwood új építési eljárásokat is igényel, mivel az anyag elég erős ahhoz, hogy kiküszöbölje a fa szerkezetekre jellemző acél illesztéseket.

A WSJ szerint az anyag alkalmazásai az építőiparon túl is kiterjedhetnek. A Superwood olyan, mint a szénszál, de kevésbé törékeny. Már most is mindenben használják, a sportfelszerelésektől és teniszcipőktől kezdve a versenyautókig és repülőgépekig.

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