Бетон з моркви і куленепробивна деревина: вчені створили надміцні матеріали з природних тканин

Новини Світу

Робити бетон з моркви, перетворювати деревину на пластик чи навіть стискати її настільки, щоб вона перетворилася на «супердеревину», легшу і в рази міцнішу за титан – все це звучить як щось в дусі експериментів Франкенштейна.  Однак, всі три перелічені трансформації – це останній приклад використання природних рослинних тканин для створення екологічно чистіших  штучних матеріалів чи домішок, пише The Economist.

Вчені з’ясували, що рослинні тканини можуть підвищити термін експлуатації і міцність субстанцій, які вже використовуються на будівництві і в виробництві різних товарів: від іграшок до меблів, автомобілів і літаків. Велика перевага ще й в тому, що рослини зв’язують в своїй структурі вуглець, а отже використання їхніх тканин означає скорочення викидів CO2. Лише на виробництво цементу припадає 5% вуглецевих викидів з вини людства. А процес виготовлення кілограма пластмаси з нафтопродуктів супроводжується викидом шести кілограмів парникових газів.

Видання пише, що вчені знайшли незвичне застосування моркві. Зокрема, її вивченням займався Мохамед Саафі з Університету Ланкастера. Доктора Саафі і його колег зацікавила не вся морквина, а дещо, що вони назвали «нанотромбоцитами», які добували з рослин не придатних для продажу чи з морквяних відходів на переробних заводах. Шкірка цукрового буряка теж хороше джерело нанотромбоцитів. Дослідники співпрацюють з компанією CelluComp, яка знайшла промислове застосування для цих рослинних тканин. Зокрема, компанія виробляє добавки, які зміцнюють фарбу після висихання.

Кожен нанотромбоцит має площу в одну мільйонну частину метра. Він складається з пласту жорстких целюлозних тканин.  Попри малий розмір, такі тканини дуже міцні. Якщо їх поєднати з іншими матеріалами, можна отримати надзвичайно тверду сполуку. Доктор Саафі змішує нанотромбоцити з цементом, який виготовляють шляхом спалювання глини і вапняку при високих температурах. Зазвичай цемент змішують зі щебнем, піском і водою, щоб отримати рідкуватий бетон, який з висиханням твердне. Але якщо додати до суміші рослинні нанотромбоцити, виходить щось значно міцніше. Вчені стверджують, що біологічний матеріал сам по собі зміцнює бетон, тому для його виготовлення можна використовувати менше цементу. А це дозволяє скоротити викиди CO2 в атмосферу в ході його виробництва. Для отримання кубічного метру бетону достатньо додати 500 грам нанотромбоцитів, щоб скоротити при цьому використання цементу на 40 кілограмів. Доктор Саафі впродовж наступних двох років збираються визначити, яка пропорція виявлених ним природних часток у будівельних матеріалах буде найбільш оптимальною для будівельників.

Для деревини вчені теж знайшли нове більш ефективне застосування. Вона складається з целюлозних волокон, вбудованих у матрицю з лігніну – органічного полімеру, який робить дерева твердими і міцними. Фінська компанія May Stora Enso запустила виробництво замінника традиційного пластику на основі лігніну. Матеріал отримав назву DuraSense. Зовні він нагадує попкорн і складається з деревних волокон, зокрема лігніну. Його змішують з полімерами на основі нафти, щоб в результаті отримати гранули, які можна плавити і згинати в процесі виробництва речей, як і пластик.

В фінській компанії стверджують, що використання деревних волокон дозволяє скоротити використання пластика у виробництві товарів до 60%. В May Stora Enso також знайшли застосування для самого лігніну, який часто потрапляє у відходи в процесі виробництва паперу. Його фінські інженери використали в якості замінника нафтових смол і клею у виробництві деревних пластиків. Також фінська компанія шукає спосіб замінити лігніном нафтопродукти в карбоноволокні, яке використовується для виробництва деталей для автомобілів і літаків.

В цей час, в Університеті Меріленду вчені Ху Ляньбін і Лі Тень намагаються створити кращий матеріал, видаляючи лігнін з дерева. Мета в тому, щоб видалити максимальну кількість цієї речовини з блоків деревини, щоб її можна було легше компресувати. Блоки стискають при температурі в 100 градусів за Цельсієм, що змушує пори в деревині ламатися. Таким чином щільність деревини потроюється, а міцність збільшується в 11 разів. Це ставить таку «супердеревину» на один щабель з деякими легкими сплавами титану, який використовують в аерокосмічних компонентах. Крім того, така деревина куленепробивна.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *