Home / Tehnologija / Novi materijal – drvo čvrsto kao čelik

Novi materijal – drvo čvrsto kao čelik

Kada smo bili mali, sigurno smo se čudili tome kako se automobili, čak i zrakoplovi mogu raditi od drva. No nije tu riječ o drvu, sirovim drvu ili dasci, nego od šperploči. Japanci su pred kraj Drugoga svjetskoga rata otišli korak dalje, pa su proizvodili lovačke zrakoplove od bambusa. Takvi su avioni lako izbjegavali neprijateljsku vatru, jer su zbog svoje iznimno male mase bili lako pokretljivi, no ako bi ih zahvatio flak razletili bi se u zraku poput stoga sijena. Čelik je ipak čelik, a drvo drvo. (Zanimljivo je da je kineska alkemija razlikovala pet elemenata: vodu, zemlju, vatru, metal i drvo.)

Jasno je da postoje i drugi zanimljivi pronalasci kao što su drvene kuće i drveni brodovi – koji su mogli izdržati udar topovske kugle, naravno željezne. U nedavnom broju od 8. veljače uglednog znanstvenog časopisa Nature može se naći članak o novom materijalu što su ga američki znanstvenici napravili od najobičnijeg drva. I to posve jednostavno. Evo recepta.

Komad sirovog drva kuha se sedam sati u ključavoj otopini natrijeva hidroksida (7 %) i natrijeva sulfita (5 %), a zatim se stavlja pod prešu i pod njom drži 24 sata pri tlaku od 30 bara okomito na vlakna, s time da je temperatura i dalje 100 oC. Koja je svrha tog procesa? Što se pri tome događa? Odgovor je opet jednostavan.

U prvoj fazi, kuhanjem u lužini i bisulfitu, iz drva se otapa lignin i hemiceluloza, a ostaje čista celuloza. U drugoj fazi postupka, prešanju, uklanjaju se šupljine. (Drvo se sastoji od stanica s celuloznom stijenkom. Iza njih ostaju šupljine promjera 20-30 mikrometara.) Tako celulozna vlakna dolaze u međusobni dodir, pa se među njima upostavljaju vodikove veze koje daju dodatnu čvrstoću. S tehnološkog gledišta riječ je o kuhanom i prešanom, ugušćenom drvu (densified wood), a s kemijskog o materijalu sastavljenom od orijentiranih celuloznih vlakana. Rezultat je drvo koje ima, ugrubo rečeno, deset puta bolja mehanička svojstva od onog sirovog.

Spomenimo nekoliko brojaka. Kada se uzorak drva (dašćica) dimenzija 120 x 44 x 44 milimetara prokuha, a potom ispreša, dimenzije joj se smanje na 115 x 47 x 10 mm. Iz toga nije teško zaključiti da se drvu poveća gustoća, od 0,43 na 1,30 cm-3, s očitom posljedicom da novo drvo tone u vodi. Specifična mu vlačna čvrstoća raste na 422 MPa cm-3 g-1, a to je više od čvrstoće aluminijevih i titanijevih legura (244 MPa cm-3 g-1 za titanijevu leguru Ti6Al4V). Ako se od ugušćenog drva napravi laminat, ono postaje neprobojno za metke, točnije balistička apsorpcijska energija povećava se od 0,6 na 6 kJ m-1.

Što još reći o novome drvu? Riječ je o izrazito lakom i jeftinom materijalu koji bi mogao pronaći primjenu u svim područjima tehnike, od brodogradnje i građevinarstva do automobilske i zrakoplovne industrije. Usto je izrazito povoljan za okoliš jer je riječ o gotovo čistoj celulozi. Njegov se otpad može naime lako zbrinuti. Može se spaljivati (pa dobivati energija), karbonizirati (pa dobivati ugljen), a ne bi bilo teško ni razviti postupak da se od ugušćenog drva proizvodi papir. Zapravo, od papira se malo razlikuje. Razlika je samo u tome što u papiru celulozna vlakna nisu orijentirana i što papir uz celulozu sadrži ljepilo i punilo. Postupak pak kuhanja drva, što sam ga opisao, sličan je postupku kojim se iz drva izdvaja celuloza radi prerade u papir. I ono najvažnije – što se samo po sebi razumije: riječ je o obnovljivom materijalu, jer se dobiva od drva, dakle biljnog proizvoda.

Istraživači kažu da se proces može primeniti na različite vrste drveta i da se može skratiti kada se tretiraju veće količina materijala odjednom. Na početku procesa, drvo se može savijati i oblikovati u željeni oblik.

Novi materijal može dozvoliti da drvo uđe na tržište kao jeftinija, lakša i obnovljiva alternativa za čelik i legure titanijuma. To bi moglo omogućiti i mekšem drveću da se takmiči sa čvstim ali i onim koje sporije raste.
Ovakvo drvo može se koristiti za automobile, avione, zgrade – može imati bilo koju primenu.

Ono što je jako čudno u toj priči je što je postupak detaljno opisan no nije i patentiran. To znači da ga može primijenjivati svatko, bez ograničenja. Za proizvodnju ugušćenog drva trebat će nam natrijev hidroksid (živa soda), natrijev sulfit (vinobran) i preša koja može dati tlak od 30 bara. I naravno, drvo koje – prema onome što piše u spomenutom članku – može biti bilo koje vrste: hrastovina, cedrovina, borovina ili jablanovina.

About admin

Check Also

Asus-ov Blue Cave

SPECIFIKACIJE Frekvencijski pojas 2,4 GHz (800 Mbps) 5 GHz (1.753 Mbps) Podržani WiFi standardi 802.11 …

Odgovori

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *