Σούπερ συμπιεσμένο ξύλο 11,5 φορές πιο ανθεκτικό από το φυσικό

Αναπτύσσοντας μια νέα τεχνική, επιστήμονες από τις Ηνωμένες Πολιτείες δημιούργησαν λεπτά φύλλα ξύλου τα οποία είναι πιο ανθεκτικά από πολλά κράματα μετάλλων. Τις τελευταίες δεκαετίες αρκετές ερευνητικές ομάδες πειραματίζονται προσπαθώντας να ενισχύσουν το ξύλο με στόχο τη δημιουργία νέων υλικών τα οποία θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τα μέταλλα ή να προσφέρουν μια «φυσική» λύση στη μάστιγα των πλαστικών. Η νέα ερευνητική εργασία προσφέρει μακράν τα καλύτερα – και πιο εντυπωσιακά – αποτελέσματα.
Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ στο Κόλετζ Παρκ με επικεφαλής τους Τενγκ Λι και Λιανγκμπίνγκ Χου υιοθέτησαν μια νέα προσέγγιση, επιδιώκοντας να αλλάξουν την πορώδη δομή του φυσικού ξύλου.

Αρχικά έβρασαν διάφορα είδη ξύλου, μεταξύ των οποίων και ξύλο από δρυ, σε ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου και θειώδους νατρίου επί επτά ώρες. Με τον τρόπο αυτόν η κυτταρίνη του ξύλου έμεινε ανέπαφη αλλά κάποια άλλα συστατικά – όπως π.χ. η λιγνίνη, η οποία συγκρατεί την κυτταρίνη – διαλύθηκαν σε μεγάλο βαθμό δημιουργώντας κενά.

Στη συνέχεια οι επιστήμονες έβαλαν το ξύλο σε καυτή πρέσα, σε θερμοκρασία 100 βαθμών Κελσίου, επί μια ημέρα. Το συμπιεσμένο φύλλο ξύλου που προέκυψε είχε πάχος όσο το ένα πέμπτο του αρχικού, αλλά η πυκνότητά του ήταν τρεις φορές μεγαλύτερη από του φυσικού ξύλου, με αποτέλεσμα να είναι 11,5 φορές πιο ανθεκτικό.
Όπως περιγράφεται στο σχετικό άρθρο στην επιθεώρηση «Nature», σε δοκιμές που έγιναν με ειδικό βαλλιστικό αεροβόλο όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στις δοκιμές στρατιωτικών οχημάτων, το νέο υλικό αποδείχθηκε εξαιρετικά «σκληροτράχηλο». Πέντε φύλλα συγκολλημένα μεταξύ τους σε μια στρωματοποιημένη πλάκα πάχους μόλις 3 χιλιοστών μπορούσαν να αποκρούσουν χωρίς κανένα πρόβλημα ατσάλινα βλήματα βάρους 46 γραμμαρίων τα οποία κινούνταν με ταχύτητα περίπου 30 χιλιομέτρων την ώρα.

Η ταχύτητα αυτή είναι κατά πολύ μικρότερη από αυτή με την οποία κινούνται οι πραγματικές σφαίρες, όμως η δύναμη πρόσκρουσης των ατσάλινων βλημάτων στη στρωματοποιημένη πλάκα είναι παρόμοια με εκείνη που δημιουργείται κατά τη σύγκρουση δυο αυτοκινήτων. Για τον λόγο αυτόν οι ερευνητές από το Μέριλαντ θεωρούν ότι το συμπιεσμένο ξύλο μπορεί να αποτελέσει ιδανικό υλικό για την αυτοκινητοβιομηχανία.
Ορισμένοι επιστήμονες οι οποίοι 

δεν συμμετείχαν στη μελέτη επεσήμαναν ότι ενδεχομένως και άλλες, ήδη υπάρχουσες τεχνικές θα μπορούσαν να επιτύχουν ανάλογα αποτελέσματα αφαιρώντας τη λιγνίνη από το ξύλο με μικρότερο κόστος. Οι ερευνητές από το Μέριλαντ δεν διαφωνούν: αντιτείνουν ότι το σημαντικό εύρημα στην έρευνά τους είναι η ανακάλυψη ότι η ποσότητα της λιγνίνης που αφαιρείται είναι καθοριστική για τις επιδόσεις του υλικού.
Στα πειράματά τους είδαν ότι όταν αφαιρούσαν περισσότερη λιγνίνη το ξύλο αποκτούσε μικρότερη πυκνότητα και γινόταν εύθραυστο, γεγονός το οποίο υποδηλώνει ότι κάποια ποσότητα λιγνίνης είναι απαραίτητη προκειμένου να συγκρατεί την κυτταρίνη κατά τη συμπίεση.