Древесина Биофорте превосходит по прочности нержавеющую сталь

Передовые материалы

Редакция сайта «Технологические инновации» — 1 августа 2025 г.

Выше представлена иллюстрация образования окаменелой древесины, которая послужила вдохновением для нового процесса. Ниже представлена стратегия проекта по изготовлению новой древесины Bioforte с использованием биомеханохимического процесса. [Изображение: Цзыян Лу и др. - 10.1126/sciadv.ady0183]

Биофорте древесина

Черпая вдохновение из природных процессов, приводящих к образованию окаменелой древесины, ученые из Испании и Китая разработали новый тип инженерной древесины, обладающей замечательными структурными характеристиками, превосходящими характеристики лучших сортов стали.

Тщательно подобрав правильную комбинацию механической, химической и биологической обработки, команда смогла изменить внутреннюю структуру древесины, достигнув уровня механической прочности, превосходящего показатель нержавеющей стали.

Этот процесс может быть применён к различным видам древесины. Таким образом, данная технология закладывает новую основу для разработки сверхвысокоэффективных биологических материалов, которые могли бы заменить материалы на основе ископаемых (такие как термореактивные смолы или высокоэффективные термопластики), которые оказываются столь проблематичными с экологической и социальной точки зрения.

Детали, которые сегодня обычно изготавливаются из металла, были изготовлены с высокой точностью из новой древесины. [Изображение: Цзыян Лу и др. - 10.1126/sciadv.ady0183]

Создатели новой древесной смеси назвали ее «биопрочной древесиной».

«Древесина — один из самых доступных биологических материалов, но за пределами своего традиционного применения она по-прежнему недостаточно используется для высокопроизводительных приложений», — отметил профессор Эрланц Лицундия из Университета Страны Басков. «Наши результаты показывают, что можно получать материалы с очень высокими механическими характеристиками, которые, в свою очередь, экономически выгодны и позволяют улавливать углерод».

Красная звезда на графике слева показывает прочность древесины Bioforte по сравнению с несколькими другими материалами. Справа — детали новой сверхпрочной древесины. [Изображение: Цзыян Лу и др. - 10.1126/sciadv.ady0183]

Древесина лучше нержавеющей стали

Чтобы перестроить молекулярную структуру древесных компонентов, группа использовала древоядные грибы в сочетании с механической и химической обработкой.

Помимо придания древесине высокой механической прочности, удалось также повысить ее устойчивость к влаге, высоким температурам и экстремальным термическим ударам (например, от -196 ºC до 120 ºC).

Кроме того, при анализе прочности на разрыв (максимального напряжения, которое может выдержать материал перед разрушением) исследователи обнаружили, что она достигает 539 мегапаскалей, что выше, чем у нержавеющей стали (SAE 304) – сплава, состоящего из крайне дефицитных, дорогих и потенциально токсичных материалов, таких как хром и никель. Этот показатель также выше, чем у прессованной древесины, которая уже превзошла по прочности металлы .

Хотя необходимы дальнейшие эксперименты для масштабирования процессов и их тестирования на других типах природных материалов, прогресс группы представляет собой значительный шаг вперед в разработке циклических и устойчивых материалов, которые могли бы заменить невозобновляемые и загрязняющие окружающую среду материалы, в настоящее время используемые во многих строительных приложениях.

• Сверхтвердая древесина превосходит сталь и равна титану

Другие новости о:

Больше тем