Древесина считается экологичным и экономичным строительным материалом. Однако ее относительно низкая прочность на разрыв ограничивает области применения. Китайские исследователи из Нанкинского университета предложили новый метод самоуплотнения, который может значительно повысить прочностные характеристики древесины.
В структуре древесного волокна основную часть занимает целлюлоза, связанная лигнином. Волокна представляют собой длинные полые трубки, внутреннее пространство которых называется люменом. Именно этот пустотелый участок снижает прочность материала.
Чтобы устранить этот недостаток, ученые разработали особую технологию обработки. Сначала древесный блок кипятят в растворе гидроксида натрия и сульфита натрия, частично удаляя лигнин. Затем его помещают в нагретую смесь хлорида лития и растворителя диметилацетамида. Это вызывает набухание целлюлозы, из-за чего оставшиеся компоненты заполняют внутреннюю полость волокон.
На финальном этапе материал высушивается при комнатной температуре в течение 10 часов. В процессе сушки древесина равномерно сжимается со всех сторон, сохраняя свою длину.
Готовый материал обладает высокой прочностью на разрыв, изгиб и ударную нагрузку, значительно превосходя натуральную древесину. Более того, он оказывается прочнее материалов, созданных традиционным методом механического уплотнения, при котором волокна просто сплющиваются в одном направлении.
В отличие от других технологий, обеспечивающих равномерное уплотнение древесины, новый метод не требует энергозатратного горячего прессования.
Исследователи надеются, что после дальнейших разработок самоуплотняющаяся древесина сможет стать альтернативой металлам в строительстве и других сферах.
Результаты работы опубликованы в журнале Bioresources and Bioproducts.
