一些品种的木材,如橡树、枫树、他们的力量而闻名于世。但是科学家说一个简单而廉价的新工艺可以改变任何类型的木材材料比钢,甚至一些高科技的钛合金。除了明星在建筑和车辆,这种物质甚至可以用来制造种防弹装甲钢板。

木头是丰富和相对low-cost-it长在树上。尽管它已经使用了几千年构建从家具到家庭和更大的结构,未经处理的木材很少的金属用于建筑。研究者一直试图提高其强度,尤其是通过压缩和“致密化”,胡Liangbing说,马里兰大学的材料科学家,大学公园。但强化木材往往会削弱和春天回到原来的大小和形状,特别是在潮湿的环境。

现在,胡锦涛和他的同事们称他们已经想出一个更好的方法来致密木材,它们报告在2月7日自然。简单,两步过程始于沸腾的木头在氢氧化钠溶液(氢氧化钠)和亚硫酸钠(泥),类似的化学处理的第一步创建木浆用来造纸。这部分去除木质素和半纤维素(天然聚合物,帮助加强植物的细胞壁),但它在很大程度上使得木材的纤维素(另一个天然聚合物)完好无损,胡锦涛说。

第二步是一样简单:压缩处理木材细胞壁之前崩溃,然后保持压缩轻轻加热。压力和热鼓励化学键的形成大量的氢原子和相邻原子之间相邻的纤维素纳米纤维,大大加强了材料。

结果令人印象深刻。团队的压缩木材是三倍的未经处理的物质,胡表示,其抗撕裂增加10倍以上。它也可以成为约50倍的抗压缩和僵硬的近20倍。强化木材也难很多,更多的防刮和抗冲击。它可以塑造成任何形状。或许最重要的是,强化木材也防潮的:在实验室测试中,压缩样品暴露在极端的湿度超过五天膨胀小于10而且在后续的测试中,胡锦涛说,一个简单的漆皮,肿胀完全消除。

一个五层,plywoodlike三明治的强化木材停止模拟子弹射向作为结果胡和他的同事建议可能会导致低成本的盔甲。材料不保护相当以及凯夫拉尔表相同的thickness-but只成本约5%,他说。

团队的结果似乎开门轻质材料的新类,“萍Liu表示材料化学家的加州大学圣地亚哥分校与自然研究。汽车制造商经常试图节省重量,从普通钢高强度钢、铝合金、碳纤维composites-but这些材料是昂贵的,和消费者“很少使燃料储蓄的钱,”刘说。和强化木材还有另一个腿在碳纤维复合材料:它不需要昂贵的粘合剂,也可以使组件困难,如果不是不可能的话,回收。

强化木材提供了新的设计的可能性,并使用天然木太弱,材料科学家彼得·Fratzl说德国马克斯普朗克研究所的胶体和界面没有参加这项研究。”而不是创建一个设计为材料,研究人员可以创建一个材料来满足设计他们想要的,”他说,暗指一个熟悉过程中航空航天工程师有很长的历史发展服下合金的满足他们的需求。

一个可能的障碍,强化木材的广泛使用将工程师的能力扩大和加速过程中,刘笔记。胡和他的团队花了几个小时做每一个擦身的尺寸裁板强化木材用于测试。但是没有实际原因过程不能加快或用来制造更大的组件,胡锦涛说。

尽管胡锦涛和他的团队试图提高木材的强度,其他研究人员更不寻常的目标的追求使其透明。材料科学家领导的一个团队,佬司巴k在斯德哥尔摩皇家理工学院,想出了一个方法,使木材的窗户玻璃。这个过程的第一步(胡锦涛)去除木质素,不仅物质木,但同时也制造了它的褐色的颜色。研究人员无木质素木中注入聚合物称为甲基丙烯酸甲酯(MMA),材料更好的贸易名称,如有机玻璃和有机玻璃。

因为MMA的折射指数(衡量多少弯曲光线)匹配无木质素的木头,光线穿过MMA-infused复合而不是空细胞内广为流传。这使得材料非常清楚。巴瑞和他的团队两年前在描述他们的壮举《生物高分子。巧合的是,与此同时胡锦涛和他的同事们也在发展中一个方法呈现木材透明。

研究胡锦涛和巴瑞的只能添加到野生材料科学的未来前景。不久的将来有可能住在一个家里做的几乎完全从一个地球最丰富的和通用的建筑材料层的椽子,墙壁,窗户。在车库里有一辆车的底盘和保险杠可以由钢铁和plastic-knock强化木材而不是木头。

Sid帕金斯,经常写关于地球和行星科学、材料科学和古生物学、位于Crossville田纳西州。