Суперматеріал куленепробивний, вогнетривкий та міцніший за сталь

На величезному складі стартапу під назвою InventWood незабаром розпочнеться масове виробництво нового матеріалу: м’якої деревини, перетвореної на молекулярному рівні на матеріал, міцніший за сталь, але в шість разів легший.

Супердерево – назва цього особливого матеріалу, ймовірно, зможе замінити сталеві балки в каркасі будівлі, а також буде достатньо стійким до ударів, щоб виготовляти з нього куленепробивні двері.

Крім того, матеріал вогнестійкий. Зовнішній шар Superwood також карбонізується таким чином, що захищає внутрішню частину, запобігаючи її руйнуванню у вогні, як сталь.

Модифікована деревина

Лянбіна Ху можна вважати «винахідником» інженерної деревини. До того, як почати викладати в Єльському університеті, Ху був директором Центру інновацій матеріалів в Університеті Меріленду.

Там він винайшов різноманітні породи деревини з такими властивостями, як прозорість, пластичність, як пластик, та пружність, як гумовий м'яч. Усі винаходи Ху стосувалися маніпуляцій з деревиною на молекулярному рівні.

Цей вид деревини має компактну структуру та такий же міцний, як сталь. Фото: InventWood.

У 2018 році Ху та його колеги продовжували створювати хвилі у світі матеріалознавства , представивши технологію створення супердерева у статті в журналі Nature.

Щоб створити матеріал, команда почала з варіння та хімічної обробки деревини. Потім вони стиснули її, зробивши типову дошку до чотирьох разів легшою. У процесі Ху виявив, що експеримент зблизив целюлозні волокна та зруйнував канали, що утворюють кровоносну систему дерева.

Спочатку експеримент здавався дивовижним відкриттям, яке зрештою залишиться в галереї. Багато людей зверталися до Ху з цього приводу, але він відповідав їм, що він лише університетський професор і не має уявлення, що робити з цим проєктом.

Але замість того, щоб здатися, Ху витратив наступні кілька років на вдосконалення технології, скоротивши час, необхідний для виробництва матеріалу, з більш ніж тижня до кількох годин.

Після початкової уваги, як не дивно, Superwood вважався дещо дивним. Однак, Алекс Лау, генеральний директор InventWood, зв'язався з Ху та допоміг комерціалізувати компанію у 2021 році.

Пізніше, у 2022 році, стартап отримав грант у розмірі 20 мільйонів доларів від Міністерства енергетики, а також додаткові 30 мільйонів доларів фінансування від різних інвесторів.

Величезний потенціал

Стартап зараз виробляє перші партії деревини Superwood, починаючи з цього літа. Лау каже, що перший комерційний завод такого роду є невеликим. Початкові продукти будуть використані для будівництва «оболонки» будівлі, ненесучих частин, які все ще потребують естетики та довговічності.

Зразок супердеревини (темнішої деревини), розміщений поруч зі звичайною деревиною, проходить тривале випробування на вигин під дією ваги. Фото: Wall Street Journal.

У довгостроковій перспективі вони хочуть перейти до заміни каркасу будівлі з традиційних матеріалів на надтверду деревину. «90% викидів вуглецю з будівель походить від бетону та сталі під час будівництва», – сказав пан Лау.

Для будівництва цієї фабрики InventWood залучила 15 мільйонів доларів у своєму першому раунді Серії А. Процес очолив Grantham Fund за участю Baruch Future Ventures, Builders VC та Muus Climate Partners – трьох провідних фондів у сфері інвестування в стійкі технології, кліматичні та матеріальні інновації.

Супердеревина починається зі звичайної деревини, яка в основному складається з двох сполук: целюлози та лігніну. Фактично, нанокристалічна целюлоза насправді міцніша за вуглецеве волокно, тому метою є підвищення міцності цієї натуральної деревної речовини.

Компанія використовує хімічні речовини, що використовуються в харчовій промисловості, для модифікації молекулярної структури деревини, а потім стискає матеріал, щоб збільшити кількість водневих зв'язків між молекулами целюлози.

З огляду на здатність стискати матеріал у чотири рази, багато хто вважає, що Superwood міцніший на стільки ж. «Але насправді він приблизно в 10 разів міцніший завдяки додатковим зв'язкам, що утворюються під час цього процесу», – пояснює Лау.

Розміщена між світлішою звичайною деревиною, Superwood може посилити несучі альтернативи сталевим балкам у каркасах будинків. Фото: Wall Street Journal.

В результаті, за словами компанії, отримано матеріал з міцністю на розрив на 50 відсотків вищою, ніж у сталі, та співвідношенням міцності до ваги в 10 разів кращим. Він також відповідає стандартам пожежної безпеки класу А, що означає, що він важко загоряється та стійкий до гниття та комах.

Фактично, питання про те, чи використовувати Superwood у конструкційних елементах будівель, все ще вимагає сертифікації від партнерів компанії, включаючи будівельників та архітекторів. Крім того, Superwood також вимагає нових будівельних процесів, оскільки матеріал достатньо міцний, щоб усунути сталеві з'єднання, типові для інженерних дерев'яних конструкцій.

За даними WSJ, застосування цього матеріалу може виходити за межі будівництва. Супердерево схоже на вуглецеве волокно, але менш крихке. Його вже використовують у всьому: від спортивного спорядження та тенісного взуття до гоночних автомобілів та літаків.

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