Ingenieure der University of Maryland im College Park haben einen Weg gefunden, die physikalischen Eigenschaften von Holz zu verbessern. Nach einer bestimmten Behandlung kann das Material hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit mit Stahl, Titanlegierung und Kohlefaser konkurrieren, bleibt aber gleichzeitig leicht und billig. Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
"Die neue Art der Holzverarbeitung macht es 12-mal stärker als herkömmliches Holz und 10-mal steifer", sagte Liangbin Hu, Leiter des Forschungsteams. Wie der zweite Leiter der Umfrage, Teng Li, feststellt, kommt die Kombination dieser beiden Eigenschaften in der Natur praktisch nicht vor.
„Das neue Holz ist so stark wie Stahl, aber sechsmal leichter“, sagt Teng Li. "Und im Vergleich zu Naturholz wird zehnmal mehr Energie benötigt, um es abzubauen." Wissenschaftler testeten sogar ihre eigene Erfindung auf das Eindringen von Kugeln: Wenn eine natürliche Probe von einer Kugel durchbohrt wurde, wurde das verarbeitete Stück nur beschädigt.
Das Geheimnis der Materialverbesserung besteht in der zweiteiligen Verarbeitung: Zunächst wird das Holz in einer Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumsulfit "gekocht", wodurch es teilweise von Lignin (einer Polymerverbindung in der Pflanzenzellwand) gereinigt wird dient als natürliches Bindungselement) und Hemicellulose (ein Polysaccharid, das die Zellwand stärkt); Die Zellulose bleibt "unversehrt". Darauf folgt die Stufe des Heißpressens, bei der das Material durch gleichzeitige Anwendung von Wärme und Druck verdichtet wird - zwischen den Cellulosemolekülen entstehen neue Wasserstoffbrücken. Die Forscher betonen, dass diese Methode für verschiedene Holzarten universell und recht einfach zu implementieren ist.
Ein Material mit solch einer hohen Leistung in der Zukunft hat ein sehr breites Anwendungsspektrum. „Es kann in Autos, Flugzeugen und Gebäuden eingesetzt werden - überall dort, wo Stahl verwendet wird“, sagt Liangbin Hu. Darüber hinaus können Weichhölzer wie Kiefer oder Balsa, die dazu neigen, schnell zu wachsen, diesem physikochemischen Angriff ausgesetzt sein, um beispielsweise bei der Möbelherstellung langsam wachsende, dichtere Hölzer (Teak) zu ersetzen.
