「スーパーウッド」は鋼鉄より10倍耐久性がありながら6倍軽い

InventWood có trụ sở tại Maryland đã tạo ra loại vật liệu “siêu gỗ” có độ bền cao. Ảnh: CNN. — メリーランド州に拠点を置くInventWood社は、耐久性に優れた「スーパーウッド」素材を開発しました。写真：CNN

アメリカの企業が、鋼鉄よりも10倍の強度と重量比を持ちながら、最大6倍も軽い新しいタイプの木材を開発した。

「スーパーウッド」と呼ばれるこの製品は、材料科学者のリャンビン・フー氏が共同設立した企業、インベントウッド社によって商業的に発売されたばかりだ。

10年以上前、フーは人類最古の建築材料の一つを再定義する探求を始めました。メリーランド大学材料イノベーションセンターで働いていたフー（現在はイェール大学教授）は、木材を創造的に再構築する方法を見出しました。

彼は木材の色と強度の源であるリグニンを除去することで、木材を透明にすることさえ可能にしました。しかし、彼の真の目標は、植物繊維の主成分であり、地球上で最も一般的なバイオポリマーであるセルロースをベースに、木材を強化することです。

画期的な進歩は2017年に起こった。胡氏が初めて天然木を化学処理してセルロースを強化し、より優れた建築材料にしたときだった。

このプロセスでは、木材を特定の化学溶液で煮沸し、細胞レベルで高温圧縮することで、密度を大幅に高めます。Nature誌に掲載された研究によると、1週間後には、ほとんどの金属や構造用合金よりも高い強度対重量比を持つ木材が得られます。

長年の改良と140件以上の特許取得を経て、フー氏はついにスーパーウッドを市場に投入しました。「化学的にも実用的にも、これは依然として木材です」と、InventWoodのCEOであるアレックス・ラウ氏は述べています。「しかし、建設においては、建物を最大4分の1の軽量化、耐震性の向上、基礎への負荷軽減を実現し、建設の迅速化と簡素化を実現します。」

「木材のように見えますが、私たちがテストしたあらゆる点で強度と品質が優れていました」とラウ氏は付け加えた。

インベントウッドは現在、メリーランド州フレデリックの工場で「スーパーウッド」を生産しています。製造時間は今では数日ではなく数時間単位となっていますが、規模拡大にはまだ時間が必要です。

「スーパーウッド」は当初、デッキや壁材などの屋外用途に使用され、来年にはパネル、床材、家具などの屋内用途にも使用される予定です。「木材は経年劣化しやすいとよく言われますが、それは主に金属接合部が反ったり割れたりするためです」とラウ氏は述べました。「スーパーウッドは、釘、ネジ、ボルトといった金属部品の代替品として活用できます。」

将来的には、ラウ氏はスーパーウッドを使って建物全体を建設できるようになると考えていますが、そのためにはさらなる試験が必要です。フー氏の当初の研究と同様に、スーパーウッドはセルロースの構造を変化させる化学処理によって強化され、復元しないほど強く圧縮されます。

「理論上はどんな種類の木材でも使えます」とラウ氏は言う。「実際、竹を含む19種類の木材を試しましたが、どれもうまくいきました。」

InventWoodによると、「スーパーウッド」は、自然に圧縮された中空構造により、通常の木材の20倍の強度と10倍の耐へこみ性を備えています。その結果、カビや虫の発生に強く、標準的な耐火試験で最高のスコアを獲得しています。

「スーパーウッド」は現在、通常の木材よりもコストが高く、生産時の炭素排出量も大きいが、ラウ氏は鉄鋼よりも90%低いと主張している。「私たちの目標は、木材よりも安くすることではなく、大規模生産において鉄鋼と直接競合することです」と彼は述べた。

他の形態の人工木材は長らく使用されてきましたが、InventWood は、これらは単に積層木材であり、「スーパーウッド」のように分子レベルで改質された木材ではないことを強調しています。

近年、アメリカでは木造建築のトレンドが再び力強く復活しています。世界一高い木造タワー（アセントMKE、高さ87メートル）を擁するミルウォーキー市は、高さ183メートルの木造タワーを建設する計画を発表しました。

エンジニアードウッドは今や鉄鋼やコンクリートと競合できるレベルに達している。最大の障壁は、保守的で変化の遅い建設業界だ。「木造建築をもっと普及させるには、より良い教育、パイロットプロジェクト、そして適切な規制の枠組みが必要だ。しかし、スーパーウッドのような高強度素材は、現代の木造建築に新たな可能性を切り開くだろう」と彼は述べた。