Lisa Sturm / EyeEm / Getty Images
Holz ist ein ziemlich tolles Material, aber ihm fehlt sicherlich die Stärke und Zähigkeit anderer Materialien, wie zum Beispiel der stärkeren Metalle. Das könnte sich jedoch ändern, dank der Forschung der University of Maryland, College Park, wo Ingenieure einen Weg gefunden haben Holz machen mehr als zehnmal stärker als Titanlegierungen.
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Die Ergebnisse bedeuten, dass das beliebteste baumbasierte Material aller als Alternative zu den extrem robusten Materialien wie Stahl verwendet werden könnte und dabei deutlich leichter bleibt. Auch schneller wachsende Nadelhölzer wie Kiefer und Balsa könnten behandelt werden, um einige der Anwendungen zu ersetzen, die derzeit langsamer wachsende, aber dichtere Hölzer wie Teak erfordern.
„Wir [entwickelten] eine völlig neue Verdichtungstechnik, indem wir chemische Modifikation und Heißpressen kombinierten.“ Liangbing Hu, der Leiter des Forschungsteams, sagte gegenüber Digital Trends. „Unser daraus resultierendes verdichtetes Holz weist eine hochdichte und laminierte Struktur mit ineinander verschlungenen Zellwänden auf, die vollständig und ohne Lücken zusammenfallen. Der größte Teil des verdichteten Holzes besteht aus gut ausgerichteten Cellulose-Nanofasern, die die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen benachbarten Nanofasern erheblich fördern. Die mechanische Leistung des resultierenden verdichteten Holzes ist um mehr als eine Größenordnung besser als die des Naturholzes.“
Die chemische Modifikation, auf die sich Hu bezieht, beinhaltet die teilweise Entfernung von Lignin, dem organischen Polymer, das ein wichtiges Strukturmaterial in Pflanzen bildet, und Hemizellulose, einem Bestandteil pflanzlicher Zellwände. Die Verdichtungstechnik wurde dann durch Heißpressen bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius abgeschlossen.
Um das neue Material auf Herz und Nieren zu testen, testete das Team seine Widerstandsfähigkeit gegenüber kugelähnlichen Projektilen, indem es darauf feuerte. Während das Projektil natürliches Holz vollständig durchdringen konnte, drang es beim neuen verstärkten Holzmaterial nur teilweise durch.
„Wir untersuchen [derzeit] die mögliche Integration in mehrere Anwendungen, die erforderlich sind „Das Material, um die vollständige Leistungsmatrix zu erfüllen“, sagte Hu über den nächsten Schritt des Projekt. Ein Startup der University of Maryland namens „Inventwood“ wurde gegründet, um die Kommerzialisierung der fortschrittlichen Holztechnologien der Universität, einschließlich dieser, zu unterstützen.
Zu dieser Arbeit wurde eine Forschungsarbeit mit dem Titel „Verarbeitung von massivem Naturholz zu einem leistungsstarken Strukturmaterial“ erstellt kürzlich in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
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