Bahan super kalis peluru, kalis api dan lebih kuat daripada keluli

Dalam gudang besar syarikat permulaan yang dipanggil InventWood, bahan baru akan memulakan pengeluaran besar-besaran tidak lama lagi: kayu lembut diubah pada tahap molekul menjadi bahan yang lebih kuat daripada keluli tetapi enam kali lebih ringan.

Superwood - nama bahan istimewa ini, dijangka dapat menggantikan rasuk keluli dalam rangka bangunan, dan juga cukup tahan hentaman untuk membuat pintu kalis peluru.

Di samping itu, bahan ini tahan api. Lapisan luar Superwood juga akan berkarbonat dengan cara yang melindungi bahagian dalam, menghalangnya daripada runtuh dalam api seperti keluli.

Kayu yang diubah suai

Liangbing Hu boleh dianggap sebagai "pencipta" kayu kejuruteraan. Sebelum mengajar di Yale, Hu adalah pengarah Pusat Inovasi Bahan di Universiti Maryland.

Di sana, dia mencipta pelbagai jenis kayu dengan ciri-ciri seperti lutsinar, boleh dibentuk seperti plastik, dan melenting seperti bola getah. Semua ciptaan Hu melibatkan memanipulasi kayu pada peringkat molekul.

Kayu jenis ini mempunyai struktur yang padat dan tahan lasak seperti keluli. Foto: InventWood.

Pada tahun 2018, Hu dan rakan sekerjanya terus mencipta gelombang dalam dunia sains bahan apabila mereka membentangkan teknologi untuk mencipta Superwood dalam kertas kerja dalam Alam Semula Jadi.

Untuk mencipta bahan, pasukan bermula dengan memasak dan merawat kayu secara kimia. Mereka kemudian memampatkannya, menjadikan papan biasa sehingga empat kali lebih ringan. Dalam proses itu, Hu mendapati bahawa eksperimen itu menolak gentian selulosa lebih rapat dan meruntuhkan saluran yang membentuk sistem peredaran pokok itu.

Pada mulanya, percubaan itu kelihatan seperti penemuan luar biasa yang akhirnya akan kekal dalam galeri. Ramai orang mendekati Hu tentang perniagaan itu, tetapi dia memberitahu mereka bahawa dia hanya seorang profesor universiti dan tidak tahu apa yang perlu dilakukan dengan projek itu.

Tetapi daripada berputus asa, Hu menghabiskan beberapa tahun akan datang menapis teknologi, mengurangkan masa yang diambil untuk menghasilkan bahan daripada lebih seminggu kepada beberapa jam sahaja.

Selepas perhatian awal, paling mengejutkan menganggap Superwood sebagai sesuatu yang aneh. Walau bagaimanapun, Alex Lau, Ketua Pegawai Eksekutif InventWood, menghubungi Hu dan membantu mengkomersialkan syarikat itu pada tahun 2021.

Permulaan itu kemudiannya menerima geran $20 juta daripada Jabatan Tenaga pada 2022, dan menerima tambahan pembiayaan $30 juta daripada pelbagai pelabur.

Potensi besar

Permulaan itu kini menghasilkan kumpulan pertama Superwood, bermula musim panas ini. Lau berkata kilang komersial pertama seumpamanya adalah kecil. Produk awal akan digunakan untuk membina "kulit" bangunan, bahagian tidak menanggung beban yang masih memerlukan estetika dan ketahanan.

Satu sampel Superwood (kayu lebih gelap) diletakkan di sebelah kayu biasa, menjalani ujian lenturan beban berat jangka panjang. Foto: Wall Street Journal.

Dalam jangka panjang, mereka mahu bergerak ke arah menggantikan tulang belakang bangunan daripada bahan tradisional kepada kayu super keras. “90% daripada pelepasan karbon daripada bangunan datang daripada konkrit dan keluli semasa pembinaan,” kata Encik Lau.

Untuk membina kilang ini, InventWood mengumpul $15 juta dalam pusingan pertama Siri Anya. Proses itu diterajui oleh Grantham Fund, dengan penyertaan daripada Baruch Future Ventures, Builders VC dan Muus Climate Partners, tiga dana terkemuka dalam bidang pelaburan dalam teknologi mampan, iklim dan inovasi bahan.

Superwood bermula dengan kayu biasa, yang terutamanya terdiri daripada dua sebatian: selulosa dan lignin. Malah, selulosa nanokristalin sebenarnya lebih kuat daripada gentian karbon, jadi matlamatnya adalah untuk meningkatkan kekuatan bahan kayu asli ini.

Syarikat itu menggunakan bahan kimia yang digunakan dalam industri makanan untuk mengubah suai struktur molekul kayu, kemudian memampatkan bahan untuk meningkatkan bilangan ikatan hidrogen antara molekul selulosa.

Dengan keupayaan untuk memampatkan bahan sebanyak empat kali, ramai orang akan menganggap Superwood lebih kuat dengan jumlah yang sama. "Tetapi ia sebenarnya kira-kira 10 kali lebih kuat kerana ikatan tambahan yang dicipta semasa proses ini," jelas Lau.

Apabila diapit di antara kayu konvensional berwarna lebih terang, Superwood boleh mengukuhkan alternatif galas beban kepada rasuk keluli dalam rangka rumah. Foto: Wall Street Journal.

Hasilnya ialah bahan dengan kekuatan pecah 50 peratus lebih tinggi daripada keluli dan nisbah kekuatan kepada berat 10 kali lebih baik, kata syarikat itu. Ia juga memenuhi piawaian kebakaran Kelas A, bermakna ia sukar untuk terbakar dan tahan terhadap reput dan serangga.

Malah, sama ada untuk memasukkan atau tidak Superwood ke dalam elemen struktur dalam bangunan masih memerlukan pensijilan daripada rakan kongsi syarikat, termasuk pembina dan arkitek. Di samping itu, Superwood juga memerlukan proses pembinaan baru, kerana bahannya cukup kuat untuk menghilangkan sambungan keluli yang tipikal dalam struktur kayu kejuruteraan.

Aplikasi bahan itu juga boleh melangkaui pembinaan, menurut WSJ. Superwood adalah seperti gentian karbon, tetapi kurang rapuh. Ia sudah digunakan dalam segala-galanya daripada peralatan sukan dan kasut tenis kepada kereta lumba dan kapal terbang.

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