Ранее мы уже писали о способе обработки древесины для ее прочности.

В августе 2018 года в журнале Science Advances опубликовали исследование китайских ученых, которые создали из полимера искусственную древесину. Она по своему составу очень похожа на настоящую, но имеет большую огнестойкость и более вынослива к воде и кислотам.

Дерево, благодаря своим свойствам, лидирует в плане доступных материалов из-за высокой прочности, возобновляемости, способности к биологическому разложению, отличной ударной вязкости, низкой плотности и хорошей теплопроводности, но имеет значительный минус в плане огнеупорности. Поэтому создание материала с аналогичными свойствами актуально и сейчас.

Ученые под руководством Шу-Хун Юй (Shu-Hong Yu) из Хэфэйской национальной лаборатории физических наук создали материал, что похож свойствами на натуральную древесину, но отличается составом. Вместо лингина (придает древесине хорошие механические свойства) использовали резольную смолу, с ее полифенольной структурой или меламинформальдегидную смолу.

Сам метод получение микрообразца описан в статье, если кратко, то берется смола (одна из двух), которая додается в водный раствор полимера (золи), некоторое количество хитозана и уксусной кислоты. Раствор помещается в форму с медным дном и охлаждается жидким азотом. Он застывает и в процессе происходит процесс самоорганизации полимеров в матрицу такой формы, которая аналогична лингиновой матрице древесины. Этот брусок потом помещают в вакуумную сушку, из него выходит вода, прокаливается при температуре не более 200 градусов Цельсия. В результате матрица полностью затвердевает.

С помощью сканирующего электронного микроскопа исследовали образец и его свойства оказались сходны древесине (толщина стенок матрицы – 3-5 микрометров, ширина – несколько десятков микрометров. Но эти параметры зависят от концентрации полимера в исходном растворе, скорости охлаждения и температуре затвердевания образца. Если варьировать эти данные можно получать разные характеристики.

Были созданы образцы искусственной древесины с добавлением графена, оксида и карбида кремния.

Дальнейшие исследования показали, что полученный материал имеет предел прочности на сжатие 45 мегапаскаль (некоторые виды древесины обладают такими показателями), модуль упругости – до 700 мегапаскалей (на порядок меньше настоящей древесины). После месяца выдержки полученного образца в воде или серной кислоте незначительно снизили свойства, в сравнении с древесиной бальсы (бальзовое дерево). Несколько уступает образец в теплопроводности, но более огнестоек.

Получение такого материала дает большие возможности в многих отраслях, поэтому будем надеяться, что исследования продолжаться и мир получит хороший материал.