Bahan super anti peluru, tahan api dan lebih kuat dari baja

Di gudang besar milik perusahaan rintisan bernama InventWood, material baru yang aneh akan segera mulai diproduksi massal: Kayu lunak diubah pada tingkat molekuler menjadi material yang lebih kuat dari baja tetapi enam kali lebih ringan.

Superwood - nama material khusus ini, diharapkan mampu menggantikan balok baja pada rangka bangunan, dan juga cukup tahan benturan untuk membuat pintu antipeluru.

Selain itu, materialnya tahan api. Lapisan luar Superwood juga akan terkarbonisasi sehingga melindungi bagian dalamnya, mencegahnya runtuh jika terjadi kebakaran seperti baja.

Kayu yang dimodifikasi

Liangbing Hu dapat dianggap sebagai "penemu" kayu rekayasa. Sebelum mengajar di Yale, Hu adalah direktur Pusat Inovasi Material di Universitas Maryland.

Di sana, ia menemukan beragam kayu unik yang memiliki sifat-sifat seperti transparan, mudah dibentuk seperti plastik, dan kenyal seperti bola karet. Semua penemuan Hu melibatkan manipulasi kayu pada tingkat molekuler.

Kayu memiliki struktur yang kompak dan sama tahan lamanya dengan baja. Foto: InventWood.

Pada tahun 2018, Hu dan rekan-rekannya terus membuat gebrakan di dunia ilmu material ketika mereka mempresentasikan teknologi di balik Superwood dalam sebuah makalah di Nature.

Untuk menciptakan material tersebut, tim memulai dengan memasak dan mengolah kayu secara kimia. Kemudian, mereka memadatkannya, sehingga papan pada umumnya menjadi empat kali lebih ringan. Dalam prosesnya, Hu menemukan bahwa percobaan tersebut mendorong serat selulosa lebih rapat, sehingga meruntuhkan saluran-saluran yang membentuk sistem peredaran darah pohon.

Awalnya, eksperimen itu tampak seperti penemuan luar biasa yang akhirnya tersimpan di galeri. Banyak orang menghubungi Hu untuk membicarakan bisnis tersebut, tetapi ia mengatakan bahwa ia hanyalah seorang profesor universitas dan tidak tahu harus berbuat apa dengan proyek tersebut.

Namun, alih-alih menyerah, Hu menghabiskan beberapa tahun berikutnya untuk menyempurnakan teknologi, mengurangi waktu produksi material dari lebih dari seminggu menjadi hanya beberapa jam.

Setelah perhatian awal, secara mengejutkan Superwood dianggap sebagai sesuatu yang baru. Namun, Alex Lau, CEO InventWood, menghubungi Hu dan membantu mengomersialkan perusahaan tersebut pada tahun 2021.

Perusahaan rintisan itu kemudian menerima hibah sebesar $20 juta dari Departemen Energi pada tahun 2022, dan menerima tambahan $30 juta dalam pembiayaan dari berbagai investor.

Potensi besar

Perusahaan rintisan ini kini mulai memproduksi Superwood batch pertama, dimulai musim panas ini. Lau mengatakan pabrik komersial pertama dari jenisnya ini berukuran kecil. Produk-produk awal akan digunakan untuk membangun "kulit" bangunan, bagian-bagian yang tidak menahan beban namun tetap membutuhkan estetika dan daya tahan.

Sampel kayu Superwood (kayu yang lebih gelap) di samping kayu biasa, sedang menjalani uji tekuk beban jangka panjang. Foto: Wall Street Journal.

Dalam jangka panjang, mereka ingin beralih ke penggantian tulang punggung bangunan dari material tradisional ke kayu superkeras. "Sembilan puluh persen emisi karbon dari bangunan berasal dari beton dan baja selama konstruksi," kata Bapak Lau.

Untuk membangun pabrik tersebut, InventWood mengumpulkan $15 juta dalam putaran Seri A pertamanya. Putaran ini dipimpin oleh Grantham Fund, dengan partisipasi dari Baruch Future Ventures, Builders VC, dan Muus Climate Partners, tiga dana investasi terkemuka yang berinvestasi di bidang teknologi berkelanjutan, iklim, dan inovasi material.

Superwood berawal dari kayu biasa, yang utamanya terdiri dari dua senyawa: selulosa dan lignin. Faktanya, selulosa nanokristalin sebenarnya lebih kuat daripada serat karbon. Oleh karena itu, tujuan utamanya adalah meningkatkan kekuatan esensi alami kayu ini.

Perusahaan tersebut menggunakan bahan kimia yang digunakan dalam industri makanan untuk memodifikasi struktur molekul kayu, lalu memadatkan material tersebut untuk meningkatkan jumlah ikatan hidrogen antara molekul selulosa.

Dengan kemampuan memampatkan material empat kali lipat, banyak orang mengira Superwood lebih kuat dengan jumlah yang sama. "Namun, sebenarnya Superwood sekitar 10 kali lipat lebih kuat karena ikatan tambahan yang terbentuk selama proses ini," jelas Lau.

Ketika diapit di antara kayu konvensional berwarna lebih terang, Superwood dapat memperkuat alternatif penahan beban untuk balok baja pada rangka rumah. Foto: Wall Street Journal.

Hasilnya adalah material dengan kekuatan putus 50 persen lebih tinggi daripada baja dan rasio kekuatan terhadap berat 10 kali lebih baik, menurut perusahaan tersebut. Material ini juga memenuhi standar api Kelas A, yang berarti sangat tahan api dan tahan terhadap pembusukan serta kerusakan akibat serangga.

Faktanya, penggunaan Superwood pada elemen struktural bangunan masih memerlukan sertifikasi dari mitra perusahaan, termasuk kontraktor dan arsitek, untuk dapat menggunakan Superwood. Selain itu, Superwood juga membutuhkan proses konstruksi baru, karena materialnya cukup kuat untuk menghilangkan sambungan baja yang umum digunakan pada struktur kayu rekayasa.

Menurut WSJ, aplikasi material ini juga dapat meluas ke luar konstruksi. Kayu super mirip serat karbon, tetapi tidak terlalu rapuh. Kayu ini sudah digunakan dalam berbagai hal, mulai dari peralatan olahraga dan sepatu tenis hingga mobil balap dan pesawat terbang.

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