วัสดุซุปเปอร์กันกระสุน ทนไฟ และแข็งแกร่งกว่าเหล็ก

ไม้เนื้ออ่อนที่ผ่านการดัดแปลงในระดับโมเลกุลได้กลายเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งกว่าเหล็กแต่เบากว่า 6 เท่า นอกจากนี้ยังกันกระสุนและทนไฟได้อีกด้วย

ในโกดังขนาดใหญ่ของบริษัทสตาร์ทอัพที่ชื่อ InventWood วัสดุใหม่จะเริ่มการผลิตจำนวนมากในเร็วๆ นี้: ไม้เนื้ออ่อนจะถูกเปลี่ยนในระดับโมเลกุลให้กลายเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งกว่าเหล็กแต่เบากว่า 6 เท่า

ซูเปอร์วูด ซึ่งเป็นชื่อของวัสดุพิเศษชนิดนี้ คาดว่าจะสามารถทดแทนคานเหล็กในโครงกระดูกของอาคารได้ และยังทนต่อแรงกระแทกเพียงพอที่จะทำประตูกันกระสุนได้อีกด้วย

นอกจากนี้ วัสดุนี้ยังทนไฟอีกด้วย ชั้นนอกของ Superwood จะเกิดการเผาถ่านในลักษณะที่ช่วยปกป้องภายใน ป้องกันไม่ให้วัสดุภายในพังทลายลงเมื่อถูกไฟเผาเหมือนเหล็ก

ไม้ดัดแปลง

เหลียงปิง หู ถือได้ว่าเป็น "ผู้ประดิษฐ์" ไม้วิศวกรรม ก่อนที่จะสอนที่มหาวิทยาลัยเยล หูเคยเป็นผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์

ที่นั่น เขาได้ประดิษฐ์ไม้หลากหลายชนิดที่มีคุณสมบัติต่างๆ เช่น โปร่งใส ขึ้นรูปได้เหมือนพลาสติก และเด้งได้เหมือนลูกบอลยาง สิ่งประดิษฐ์ทั้งหมดของฮูเกี่ยวข้องกับการจัดการไม้ในระดับโมเลกุล

ไม้ประเภทนี้มีโครงสร้างที่กะทัดรัดและทนทานเทียบเท่าเหล็ก ภาพ: InventWood

ในปี 2018 ฮูและเพื่อนร่วมงานของเขายังคงสร้างกระแสในโลกของวัสดุ ศาสตร์ เมื่อพวกเขานำเสนอเทคโนโลยีในการสร้าง Superwood ในเอกสารในวารสาร Nature

เพื่อสร้างวัสดุนี้ ทีมงานเริ่มต้นด้วยการอบและปรับสภาพไม้ด้วยสารเคมี จากนั้นจึงนำไปอัด ทำให้แผ่นไม้ทั่วไปมีน้ำหนักเบากว่าถึงสี่เท่า ในกระบวนการนี้ หูค้นพบว่าการทดลองนี้ทำให้เส้นใยเซลลูโลสชิดกันมากขึ้น และทำให้ช่องทางต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นระบบไหลเวียนโลหิตของต้นไม้พังทลายลง

ในตอนแรก การทดลองนี้ดูเหมือนจะเป็นการค้นพบที่น่าทึ่ง ซึ่งในที่สุดก็จะคงอยู่ในห้องจัดแสดง หลายคนติดต่อฮูเกี่ยวกับธุรกิจนี้ แต่เขาบอกว่าเขาเป็นเพียงศาสตราจารย์มหาวิทยาลัย และไม่รู้ว่าจะทำอย่างไรกับโครงการนี้

แต่แทนที่จะยอมแพ้ ฮูกลับใช้เวลาอีกไม่กี่ปีในการปรับปรุงเทคโนโลยี โดยลดเวลาที่ใช้ในการผลิตวัสดุจากมากกว่าหนึ่งสัปดาห์เหลือเพียงไม่กี่ชั่วโมง

หลังจากได้รับความสนใจในช่วงแรก หลายคนกลับมองว่า Superwood ค่อนข้างแปลก อย่างไรก็ตาม อเล็กซ์ เลา ซีอีโอของ InventWood ได้ติดต่อคุณหู และช่วยผลักดันให้บริษัทเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ในปี 2021

ต่อมาในปี 2022 สตาร์ทอัพแห่งนี้ได้รับเงินช่วยเหลือ 20 ล้านเหรียญสหรัฐ จากกระทรวงพลังงาน และได้รับเงินทุนเพิ่มเติมอีก 30 ล้านเหรียญสหรัฐ จากนักลงทุนหลายราย

ศักยภาพมหาศาล

ขณะนี้สตาร์ทอัพกำลังผลิต Superwood ชุดแรก โดยจะเริ่มผลิตในช่วงฤดูร้อนนี้ Lau กล่าวว่าโรงงานเชิงพาณิชย์แห่งแรกในประเภทนี้มีขนาดเล็ก ผลิตภัณฑ์ชุดแรกจะถูกนำไปใช้สร้าง "ผิว" ของอาคาร ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่ไม่รับน้ำหนัก ซึ่งยังคงต้องการความสวยงามและความทนทาน

ตัวอย่างไม้ซูเปอร์วูด (ไม้สีเข้มกว่า) วางเทียบกับไม้ทั่วไป ขณะทดสอบการดัดรับน้ำหนักในระยะยาว ภาพ: วอลล์สตรีทเจอร์นัล

ในระยะยาว พวกเขาต้องการเปลี่ยนโครงสร้างหลักของอาคารจากวัสดุแบบดั้งเดิมมาเป็นไม้เนื้อแข็งพิเศษ “90% ของการปล่อยคาร์บอนจากอาคารมาจากคอนกรีตและเหล็กระหว่างการก่อสร้าง” คุณ Lau กล่าว

เพื่อสร้างโรงงานแห่งนี้ InventWood ระดมทุนได้ 15 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ในรอบ Series A รอบแรก กระบวนการนี้นำโดย Grantham Fund ร่วมกับ Baruch Future Ventures, Builders VC และ Muus Climate Partners ซึ่งเป็นสามกองทุนชั้นนำด้านการลงทุนด้านเทคโนโลยีที่ยั่งยืน สภาพภูมิอากาศ และนวัตกรรมวัสดุ

ซูเปอร์วูดเริ่มต้นจากไม้ธรรมดา ซึ่งประกอบด้วยสารประกอบหลักสองชนิด ได้แก่ เซลลูโลสและลิกนิน อันที่จริงแล้ว เซลลูโลสผลึกระดับนาโนมีความแข็งแรงกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ ดังนั้นเป้าหมายคือการเพิ่มความแข็งแรงของสารไม้ธรรมชาติชนิดนี้

บริษัทใช้สารเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลของไม้ จากนั้นจึงอัดวัสดุเพื่อเพิ่มจำนวนพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเซลลูโลส

ด้วยความสามารถในการบีบอัดวัสดุได้ถึงสี่เท่า หลายคนอาจคิดว่า Superwood แข็งแรงกว่าในปริมาณที่เท่ากัน “แต่จริงๆ แล้วแข็งแรงกว่าประมาณ 10 เท่า เนื่องจากมีพันธะพิเศษที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้” Lau อธิบาย

เมื่อประกบอยู่ระหว่างไม้ธรรมดาที่มีสีอ่อนกว่า Superwood จะสามารถเสริมความแข็งแรงให้กับวัสดุทางเลือกในการรับน้ำหนักแทนคานเหล็กในโครงสร้างบ้านได้ ภาพ: Wall Street Journal

บริษัทระบุว่าผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่มีความแข็งแรงทนทานต่อการแตกหักสูงกว่าเหล็กถึง 50 เปอร์เซ็นต์ และมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีกว่าถึง 10 เท่า นอกจากนี้ยังผ่านมาตรฐานการทนไฟ Class A ซึ่งหมายความว่าติดไฟได้ยาก ทนทานต่อการผุพังและแมลง

ในความเป็นจริงแล้ว การจะเลือกใช้วัสดุ Superwood เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างอาคารหรือไม่นั้น ยังคงต้องได้รับการรับรองจากพันธมิตรของบริษัท ซึ่งรวมถึงผู้รับเหมาและสถาปนิก นอกจากนี้ Superwood ยังต้องผ่านกระบวนการก่อสร้างใหม่ เนื่องจากวัสดุนี้มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะขจัดรอยต่อเหล็กที่มักพบในโครงสร้างไม้เทียม

WSJ ระบุว่าวัสดุชนิดนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้มากกว่าแค่การก่อสร้าง Superwood มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับคาร์บอนไฟเบอร์ แต่เปราะน้อยกว่า ปัจจุบันมีการนำไปใช้ในวัสดุหลายประเภท ตั้งแต่อุปกรณ์ กีฬา รองเท้าเทนนิส ไปจนถึงรถแข่งและเครื่องบิน

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