Süper malzeme kurşun geçirmez, yangına dayanıklı ve çelikten daha güçlü

InventWood isimli bir girişimin devasa deposunda, yakında yeni bir malzemenin seri üretimi başlayacak: Yumuşak ağaç, moleküler düzeyde çelikten daha güçlü ancak altı kat daha hafif bir malzemeye dönüştürülecek.

Superwood - adı verilen bu özel malzemenin, bir binanın iskeletindeki çelik kirişlerin yerini alması bekleniyor ve ayrıca kurşun geçirmez kapılar yapabilecek kadar darbeye dayanıklı.

Ayrıca malzeme yangına dayanıklıdır. Superwood'un dış katmanı, iç kısmı koruyacak şekilde karbonize olur ve çelik gibi yangında çökmesini önler.

Modifiye edilmiş ahşap

Liangbing Hu, yapay ahşabın "mucidi" olarak kabul edilebilir. Yale Üniversitesi'nde ders vermeden önce Hu, Maryland Üniversitesi Malzeme İnovasyon Merkezi'nin direktörüydü.

Burada, şeffaf, plastik gibi şekillendirilebilir ve lastik top gibi esnek gibi özelliklere sahip çeşitli ahşaplar icat etti. Hu'nun tüm icatları, ahşabı moleküler düzeyde manipüle etmeyi içeriyordu.

Bu tür ahşaplar kompakt bir yapıya sahiptir ve çelik kadar dayanıklıdır. Fotoğraf: InventWood.

Hu ve meslektaşları, 2018 yılında Nature dergisinde yayınladıkları makalede Superwood'u yaratma teknolojisini sunarak malzeme bilimi dünyasında yankı yaratmaya devam ettiler.

Malzemeyi oluşturmak için ekip, ahşabı pişirip kimyasal işlemden geçirerek işe başladı. Ardından sıkıştırarak tipik bir tahtayı dört kata kadar daha hafif hale getirdiler. Bu süreçte Hu, deneyin selüloz liflerini birbirine yaklaştırdığını ve ağacın dolaşım sistemini oluşturan kanalları çökerttiğini keşfetti.

Deney ilk başta, galeride kalacak olağanüstü bir keşif gibi görünüyordu. Birçok kişi Hu'ya bu iş hakkında yaklaştı, ancak Hu onlara sadece bir üniversite profesörü olduğunu ve projeyle ne yapacağını bilmediğini söyledi.

Ancak Hu pes etmek yerine, sonraki birkaç yılını teknolojiyi geliştirmeye harcadı ve malzemenin üretilmesi için gereken süreyi bir haftadan fazla bir süreden sadece birkaç saate düşürdü.

İlk ilginin ardından, şaşırtıcı bir şekilde Superwood biraz tuhaf bulunmuştu. Ancak InventWood CEO'su Alex Lau, Hu'ya ulaştı ve 2021'de şirketin ticarileşmesine yardımcı oldu.

Girişim daha sonra 2022 yılında Enerji Bakanlığı'ndan 20 milyon dolarlık hibe aldı ve çeşitli yatırımcılardan ek 30 milyon dolarlık finansman aldı.

Büyük potansiyel

Girişim, bu yazdan itibaren ilk Superwood partilerini üretmeye başlıyor. Lau, türünün ilk ticari tesisinin küçük olduğunu söylüyor. İlk ürünler, bir binanın "kabuğu"nu, yani yük taşımayan, estetik ve dayanıklılık gerektiren kısımlarını inşa etmek için kullanılacak.

Uzun süreli ağırlık taşıma bükme testine tabi tutulan, normal ahşabın yanına yerleştirilmiş bir Superwood (daha koyu renkli ahşap) örneği. Fotoğraf: Wall Street Journal.

Uzun vadede, binanın omurgasını geleneksel malzemelerden süper sert ahşaba doğru değiştirmek istiyorlar. Bay Lau, "Binalardan kaynaklanan karbon emisyonlarının %90'ı inşaat sırasında beton ve çelikten kaynaklanıyor" dedi.

InventWood, bu fabrikayı inşa etmek için ilk Seri A turunda 15 milyon dolar topladı. Süreç, Grantham Fonu liderliğinde, sürdürülebilir teknoloji, iklim ve malzeme inovasyonuna yatırım yapan üç önde gelen fon olan Baruch Future Ventures, Builders VC ve Muus Climate Partners'ın katılımıyla gerçekleşti.

Süper odun, esas olarak iki bileşenden oluşan normal odunla başlar: selüloz ve lignin. Aslında nanokristalin selüloz karbon fiberden daha güçlüdür, bu nedenle amaç bu doğal odun maddesinin mukavemetini artırmaktır.

Şirket, ahşabın moleküler yapısını değiştirmek için gıda endüstrisinde kullanılan kimyasalları kullanıyor, ardından malzemeyi sıkıştırarak selüloz molekülleri arasındaki hidrojen bağlarının sayısını artırıyor.

Malzemeyi dört kat sıkıştırabilme özelliğiyle, birçok kişi Superwood'un aynı oranda daha güçlü olduğunu düşünebilir. Lau, "Ama aslında bu işlem sırasında oluşan ekstra bağlar sayesinde yaklaşık 10 kat daha güçlü," diye açıklıyor.

Daha açık renkli geleneksel ahşapların arasına yerleştirildiğinde Superwood, ev iskeletlerinde çelik kirişlere yük taşıyan alternatifleri güçlendirebilir. Fotoğraf: Wall Street Journal.

Şirket, ortaya çıkan sonucun çelikten yüzde 50 daha yüksek kırılma mukavemetine ve 10 kat daha iyi bir mukavemet-ağırlık oranına sahip bir malzeme olduğunu belirtiyor. Ayrıca, A Sınıfı yangın standartlarını da karşılıyor; yani alev alması zor ve çürümeye ve böceklere karşı dayanıklı.

Aslında, Superwood'un binalardaki yapısal elemanlara dahil edilip edilmeyeceği, inşaatçılar ve mimarlar da dahil olmak üzere şirket ortaklarından sertifika almayı gerektiriyor. Ayrıca, Superwood, mühendislik ahşap yapılarda tipik olan çelik bağlantı elemanlarını ortadan kaldıracak kadar güçlü bir malzeme olduğundan, yeni inşaat süreçleri de gerektiriyor.

WSJ'ye göre, malzemenin uygulama alanları inşaatın ötesine de uzanabilir. Superwood, karbon fiber gibidir, ancak daha az kırılgandır. Spor ekipmanlarından tenis ayakkabılarına, yarış arabalarından uçaklara kadar her şeyde halihazırda kullanılmaktadır.

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