«Супердерево» в 10 разів міцніше, але в 6 разів легше за сталь

InventWood có trụ sở tại Maryland đã tạo ra loại vật liệu “siêu gỗ” có độ bền cao. Ảnh: CNN. — Компанія InventWood з Меріленду створила надзвичайно міцний матеріал «супердерево». Фото: CNN.

Американська компанія створила новий тип деревини, співвідношення міцності до ваги якого в 10 разів вище, ніж у сталі, але водночас він до 6 разів легший.

Продукт під назвою «Superwood» щойно був комерційно запущений компанією InventWood, співзасновником якої є вчений- матеріалознавець Лянбін Ху.

Понад десять років тому Ху розпочав свою роботу з переосмислення одного з найдавніших будівельних матеріалів людства. Працюючи в Центрі інновацій у сфері матеріалів Університету Меріленду, Ху, який зараз є професором Єльського університету, знайшов спосіб креативно реструктуризувати деревину.

Він навіть зробив деревину прозорою, видаливши лігнін, який надає їй кольору та міцності. Але його справжня мета — зміцнити її на основі целюлози, основного компонента рослинних волокон та найпоширенішого біополімеру на планеті.

Прорив стався у 2017 році, коли пан Ху вперше зміцнив натуральну деревину хімічною обробкою для зміцнення целюлози, зробивши її кращим будівельним матеріалом.

Процес включає кип'ятіння деревини в селективному хімічному розчині, а потім гаряче пресування на клітинному рівні, що робить її набагато щільнішою. Через тиждень результатом є деревина з вищим співвідношенням міцності до ваги, ніж у більшості металів і конструкційних сплавів, згідно з дослідженням, опублікованим у Nature.

Тепер, після років удосконалення та понад 140 патентів, пан Ху вивів на ринок Superwood. «Хімічно та практично це все ще деревина», — каже генеральний директор InventWood Алекс Лау. «Але в будівництві вона може зробити будівлі до чотирьох разів легшими, підвищити сейсмостійкість та зменшити навантаження на фундаменти, що пришвидшить та простіше будівництво».

«Воно схоже на дерево, тільки міцніше та краще за всіма показниками, які ми тестували», – додав пан Лау.

Наразі InventWood виробляє «супердеревину» на своєму заводі у Фредеріку, штат Меріленд. Хоча час виробництва зараз вимірюється годинами, а не днями, компанії все ще потрібен час для масштабування.

Спочатку «супердеревина» використовуватиметься для зовнішніх робіт, таких як тераси та облицювання стін, а наступного року — для внутрішніх робіт, таких як панелі, підлогові покриття та меблі. «Люди часто скаржаться, що деревина з часом псується, зазвичай тому, що вона деформується або ламається на металевих з’єднаннях», — сказав пан Лау. «Супердеревина може замінити металеві деталі, навіть цвяхи, шурупи та болти».

Пан Лау вважає, що в майбутньому з використанням супердерева можна буде будувати цілі будівлі, хоча це вимагатиме додаткових випробувань. Подібно до початкового дослідження пана Ху, деревину армують хімічним процесом, який змінює структуру целюлози, і стискають так щільно, що вона не відновлює форму.

«Теоретично, ми можемо використовувати будь-який тип деревини», – сказав пан Лау. «Насправді, ми спробували 19 різних видів деревини, включаючи бамбук, і всі вони спрацювали».

За даними InventWood, «супердеревина» у 20 разів міцніша за звичайну деревину та в 10 разів стійкіша до вм'ятин завдяки своїй природно стиснутій порожнистій структурі. Як результат, вона стійка до цвілі та комах, а також отримує найвищі бали у стандартних тестах на вогнестійкість.

«Супердеревина» зараз коштує дорожче за звичайну деревину, а її виробництво має більший вуглецевий слід, але пан Лау стверджує, що вона на 90% дешевша за сталь. «Наша мета — не бути дешевшими за деревину, а безпосередньо конкурувати зі сталлю у великомасштабному виробництві», — сказав він.

Інші види інженерної деревини використовуються вже давно, але InventWood наголошує, що це просто ламіновані балки, а не деревина, модифікована на молекулярному рівні, як «супердеревина».

В останні роки тенденція будівництва з дерева в США сильно відродилася. Місто Мілуокі, де знаходиться найвища дерев'яна вежа у світі (Ascent MKE, заввишки 87 м), щойно оголосило про плани будівництва дерев'яної вежі заввишки 183 м.

Інженерна деревина зараз конкурує зі сталлю та бетоном – найбільшою перешкодою є будівельна галузь, яка є консервативною та повільно змінюється. «Щоб побачити більше дерев'яного будівництва, нам потрібна краща освіта , пілотні проекти та правильна регуляторна база. Але міцні матеріали, такі як супердеревина, відкриють нові можливості для сучасної дерев'яної архітектури», – сказав він.