壓碎木材的強度大於鋼？對你沒看錯

圖片來源：PlusONE / Shutterstock

馬里蘭大學的工程師已經發現了一種比家庭中常用鈦合金更堅固的物質。他們經過一起粉碎和處理木材後，創造了一種使其強度和耐久性提高十倍以上的方法，這可以作為碳纖維和金屬合金的廉價替代品。這項研究發表在最近的Nature期刊中。

「在自然界中很難找到這種具有良好的韌性和高強度相結合的物質。它的強度和鋼鐵一樣，但是重量是鋼鐵的六分之一。它比天然木材的斷裂能耗高10倍。它甚至可以在工藝開始時彎曲和成型，」馬里蘭大學機械工程教授Teng Li教授解釋說。

該工藝的第一步是剝離木質素的木材，使木材具有棕色和剛性結構。然後將木材混合物在150°F加熱條件下壓縮，使纖維素纖維緊密堆積並消除缺陷。然後用特殊的油漆對木材進一步處理。當纖維緊緊壓在一起時，雖然壓縮使木材比原始尺寸薄5倍，但是它們之間形成強大的氫鍵，使木材的強度增加。

通過發射子彈狀彈丸來測試新製備木材和天然木材的強度，並對結果進行比較。當彈丸直接穿過天然木材時，新製備的經過完全處理的木材使得彈丸在中途停下。

粉碎的木材也引起了其他研究團隊的興趣，布朗和哈佛大學的教授以及世界各地的其他大學都在探討無盡的可能性。布朗大學教授Huajian Gao說：「該論文為輕量級、高性能結構材料的設計提供了一條非常有前途的途徑。對於需要高強度，高韌性和優異防彈性能的廣泛應用來說，這具有巨大的潛力。」

在木質素最大濃度之下，新形成木材的機械性能強於鋼材的這一發現，使芬蘭Aalto大學的Orlando J. Rojas教授從中受到啟發。Rojos教授解釋說：「與木質素部分去除所達到的最大值相比，太少或太多的木質素去除會降低強度。 這揭示了氫鍵和這種多酚化合物粘合之間的微妙平衡。」木材緻密化導致了強度和韌性的提高，這兩種性質通常可以相互彌補，這也令科學家感到高興。

Hu教授的研究團隊也探討了如何將木材自然用於納米技術的可能性。納米纖維素及其相關材料是Hu團隊重要的研究領域。木質納米技術已有論文研究表明，可以取代塑料，光子紙以提高太陽能電池的效率，可用於木質電池，甚至可以用作高能效建築物的透明木材。研究表明，未來有很多可能性，木材的自然應用還有待探索。

原文來自azom網站，原文題目：Crushed Wood is Stronger than Steel，由材料科技在線整理報道。

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