化学处理使“强化”木材比天然木材坚硬10倍

美国科学家发明了一种方法,可以将天然木材变成一种强度足以抵挡子弹的超高密度材料。研发团队表示,这种材料既环保又高性能,甚至可以作为一种新型防弹衣。

“我们的工艺使天然木材的空洞和坑完全坍塌,从而大大减少缺陷,并导致显著更高的强度,”他说Liangbing胡他和同事们一起开发了这种“致密”木材。

他们的两步工艺包括首先在氢氧化钠和亚硫酸钠的混合物中煮沸木材,部分分解两种主要结构成分——木质素和半纤维素。然后,木材在100°C的温度下被机械压制,挤压成一层致密的、排列良好的纤维素纳米纤维,由氢键连接在一起。这一过程可以减少80%的厚度,但比天然木材坚硬10倍。他说,这种强化木材的强度与钢一样,但重量却只有钢的六到七倍,因此其强度比几乎所有金属和合金都要高,甚至比轻质钛合金都要高。

致密木材的加工方法及力学性能

资料来源:©Macmillan Publishers Ltd

该团队还使用了自制的弹道测试仪,证明由五层致密木材制成的屏障能够在子弹穿过时拦截子弹。木质装甲可能有点过头了,但研究团队表示,这种材料可以用于轻型汽车、环保建筑和“高级”家具。

丹Ridley-Ellis英国爱丁堡纳皮尔大学木材科学与技术中心的负责人说,致密木材的想法已经存在了一段时间,它作为建筑材料可能会有有趣的应用。他说:“它肯定不会取代木搁栅或墙体构件,因为它们缩小了尺寸,但我可以预见它会被用作加固构件。”

他说,胡和同事们的方法的一个主要优势是,它可以用于任何类型的木材,所以它可能会允许不太需要的树种被使用。“这可能会扩展我们对木材的利用。这取决于它的经济效益。

卡门·米凯拉·波佩斯库在罗马尼亚Petru Poni大分子化学研究所从事木材处理的聚合物化学家说,需要更多的研究来表征这种材料。她同意,它的用途将取决于商业生产的成本。