超級木材來了，比鋼更強，且更具柔韌性

某些品種的木材，如橡木和楓木，因其木質堅硬，適合做傢具材質而深受人們的喜愛。科學家近日研究出了一種簡單而廉價的新工藝，這種工藝可以將任何類型的木材轉變成比鋼材更強的材料，甚至是一些高科技鈦合金。轉變後的木材可以用在建築物和車輛的緩衝位置，甚至可以用來製造防彈裝甲外板。

木材資源豐富，且獲取成本較低

自人類誕生以來，木材由於其隨處可見隨時可取可用性，廣泛使用於我們的日常生活中，被用於構造從傢具、房屋和較大部件的所有東西，但未經處理的木材幾乎不如一小顆螺絲釘。馬里蘭大學材料科學家梁兵說，研究人員一直試圖增強木材的硬度，特別是通過壓縮使其力量密度變大。但是，壓縮後的木材往往會減弱並回彈到原來的大小和形狀，尤其是在潮濕的環境中。

在2月7日的「自然」雜誌上，梁兵和他的同事們發表稱，他們已經想出了一種更好的使木材緻密的方法。

這個過程分為兩個步驟，首先在氫氧化鈉（NaOH）和亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液中煮沸木材，化學處理類似於製造用於製造紙的木漿的第一步。這部分去除了木質素和半纖維素（幫助植物細胞壁變硬的天然聚合物），但它主要使木材的纖維素（另一種天然聚合物）完好無損。

第二步，壓縮經過處理的木材，直到其細胞壁崩潰，然後在溫度加熱時保持壓縮狀態。壓力和熱量促使大量氫原子與相鄰纖維素納米纖維中的相鄰原子之間形成化學鍵，從而大大加強了材料。

材料測試結果令人振奮。壓縮木材的密度是未經處理的木材的三倍，抗撕裂能力提高了10倍以上，抗壓性增強了50倍，抗壓性幾乎是剛性的20倍。壓縮木材也更堅硬，更耐劃傷，更具抗衝擊性。它可以製作成幾乎任何形狀。最重要的是，壓縮木材是防潮的：在實驗室測試環境中，暴露於極端濕度超過五天的壓縮樣品膨脹率不到10％，在隨後的測試中，一層簡單的油漆完全消除了這種膨脹。

五層壓縮材料製成的三合板，輕鬆擋住了子彈的射入

科學家一致認為，這可用於製作低成本裝甲。這種材料的保護效果不如同樣厚度的Kevlar板材，但它的成本只有5％左右。

該團隊的研究成果似乎打開了新一類輕質材料的大門，與自然研究無關。汽車製造商經常考慮使用鋁合金或碳纖維複合材料來減輕整車重量，但這些材料的成本很高，而且消費者很少能夠節省燃油。而超級木材在碳纖維複合材料方面還有另一個優勢：它不需要昂貴的粘合劑，而且利於回收。

超級木材的誕生提供了新的材料設計可能性，與其為現有材料創建設計，研究人員可以創建材料以適應他們想要的設計。航空航天工程師一直在尋找合適的材料，這些工程師在開發更強大的合金以滿足他們的需求，也許可以換個角度重新思考這個問題。

對於超級木材的廣泛使用，目前的主要障礙是怎麼擴大和加速生產這種材料的過程。研究團隊每次要花費數個小時製作用於測試的咖啡桌大小的超級木材。這個過程不可能加快，因此不能用於製造更大的部件，這是沒有實際生產使用的原因。

相信不久以後，研究團隊就會提高生產工藝和效率，讓這種超級木材真正應用於實際生活中。

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