Эксперты из Университета Британской Колумбии в Ванкувере разработали сверхпрочный материал на основе химической переработки древесных отходов.
По словам специалистов, материал создается посредством растворения клейкого компонента внутри стенок клеток растений и добычи нанофибриллов целлюлозы. Кроме того, разработка осуществляется при использовании диметилацетамида (растворитель) и хлорида лития, передает New Scientist.
Древесина является чрезвычайно универсальным материалом, но каждый год на свалки попадают миллионы тонн этого материала. Чтобы создать по-настоящему безотходное производство, древесные отходы необходимо повторно использовать в больших масштабах. Так, материалы из особым образом переработанных древесных отходов показали себя в пять раз прочнее натуральной древесины. Важно, что они могут быть изготовлены из любых побочных продуктов деревообработки, включая стружку и опилки.
Орландо Рохас и его коллеги из Университета Британской Колумбии в Канаде разработали технологический процесс, который растворяет лигнин (клейкий компонент внутри клеточных стенок растений) и обнажает нанофибриллы целлюлозы, которые представляют собой растительные клетки. Метод химической переработки основан на использовании растворителя под названием диметилацетамид, применяемого в присутствии хлорида лития.
Когда два куска дерева, обработанные таким образом, соединяются вместе, нанофибриллы связываются, образуя то, что исследователи называют «исцеленным» куском дерева. Хотя он больше не похож на натуральную древесину, он обладает значительно улучшенными механическими свойствами. Испытания показывают, что он более устойчив к растрескиванию, чем сплавы из нержавеющей стали или титана.
«Мы получаем усиленную прочность в сравнении с исходным материалом. Это происходит потому, что мы используем характерные свойства целлюлозы, которая представляет собой материал, где в структуре очень сильно проявляется так называемая водородная связь», – пояснил Рохас.
Обработанную таким образом древесину можно использовать для изготовления новых изделий с заранее заданной прочностью. Здесь следует учитывать, что процесс обработки можно не раз выполнять повторно на одном и том же куске древесного материала, чтобы увеличить его долговечность.
«Это очень эффективный способ отверждения древесины с помощью обычного растворителя целлюлозы для фиксации и улучшения механических свойств природных материалов. Такой подход отличается возможностями масштабирования, что ставит задачу вывести эту технологию на новый уровень», – прокомментировал разработку канадских исследователей Стив Эйххорн из Бристольского университета в Великобритании.
Рохас и его команда пока что не исследовали, сколько будет стоить их технология, если масштабировать ее до промышленного уровня, но все используемые при разработке методы зарекомендовали себя хорошо. «Химические процессы, которые мы используем, достаточно специфичны именно для обработки древесины. Поэтому масштабируемость технологии, по нашему мнению, не является значительной проблемой», – отметил Рохас.
