Модифицированная древесина вместо бетона и стали

10.05.2025

Исследователи из Атлантического университета Флориды, Университета Майами и Национальной лаборатории Оук Ридж разработали способ химической модификации дерева, который значительно усиливает его прочностные характеристики, делая материал пригодным для серьезных инженерных задач.

Один из авторов исследования, Вивиан Мерк, объясняет, что ключ к этой трансформации кроется в способности воздействовать на древесину на разных структурных уровнях - от молекулярной организации клеточных стенок до макроскопического объема цельного куска дерева. Такой подход позволил ученым детально изучить, как можно изменить свойства природного материала, не лишая его главного достоинства - экологической чистоты.

Сердцем разработки стала идея химической модификации лигноцеллюлозы - основного полимера, присутствующего в составе древесины. Ученые добавили в древесину ферригидрит - наноразмерный оксигидроксид железа, полученный путем синтеза из нитрата железа и гидроксида калия. Он внедряется в клеточные стенки, укрепляя их и при этом практически не утяжеляя материал. Это означает, что новая древесина остается легкой, как и раньше, но по прочности приближается к металлам.

В ходе испытаний были исследованы различные породы твердой древесины, такие как клен, вишня, грецкий орех и дуб. В результате дальнейшая работа сосредоточилась на красном дубе. Этот вид дерева оказался наиболее подходящим для проведения модификации, позволяя достичь наилучшего соотношения между прочностью и технологичностью обработки.

Особое внимание исследовательская группа уделила применению передовых методов анализа. С помощью атомно-силовой микроскопии и резонансной техники AM-FM удалось получить данные о том, как изменилась структура клеточных стенок после обработки. Механические испытания показали заметный прирост прочностных характеристик без значительного увеличения массы. Это важно, поскольку вес строительных материалов напрямую влияет на архитектурные решения и затраты на строительство.

По словам Стеллы Баталамы, декана Колледжа инженерии и компьютерных наук, использование усиленной древесины может стать важной вехой в развитии строительных технологий. Новый материал не только прочен, но и гораздо экологичнее по сравнению с бетоном или сталью. Это делает его особенно ценным в условиях борьбы с климатическими изменениями и необходимости снижения вредных выбросов.

Глобальное производство древесины достигает 181,5 миллиарда тонн в год, что делает ее одним из самых доступных и возобновляемых ресурсов на планете. Потенциальное переосмысление ее применения как основы для устойчивого строительства открывает перед обществом перспективу создания более "зеленой" архитектуры - от жилых домов до инфраструктурных объектов и мебели.

Химически модифицированная древесина может стать серьезным конкурентом традиционным строительным материалам. Разработка ученых из США демонстрирует, как с помощью науки и современных технологий можно вдохнуть новую жизнь в хорошо знакомые ресурсы и одновременно решить экологические проблемы глобального масштаба.

<< Назад: Наушники Panasonic RB-F10 с заушными дужками 11.05.2025

>> Вперед: Смарт-очки с автоматической подстройкой диоптрий 10.05.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Накладные ногти iPolish с управление цветом через смартфон 13.01.2026

Американская компания iPolish представила уникальные акриловые накладные ногти, способные мгновенно менять цвет под управлением смартфона, что открывает новые возможности для самовыражения и индивидуального стиля. Для работы устройства пользователю необходимо предварительно зарядить специальный контроллер и подключить его к мобильному телефону. Управление оттенком осуществляется через приложение, синхронизированное с контроллером. После выбора нужного цвета кончик ногтя подносят к модулю, который отправляет кратковременный электрический импульс, запускающий изменение окраски поверхности. Производитель пока не раскрывает подробностей электрохимического механизма, лежащего в основе технологии, однако отмечает, что перекраска одного ногтя занимает около пяти секунд. Такой подход позволяет мгновенно изменять внешний вид ногтей, что делает маникюр более гибким и адаптивным к повседневным условиям. Каждый ноготь поддерживает до 400 различных оттенков и позволяет многократно менять ц ...>>

Моноблок Lenovo ThinkCentre X AIO 12.01.2026

Компания Lenovo представила новый моноблок ThinkCentre X AIO, который отличается нестандартным форм-фактором и ориентирован на профессиональных пользователей. Информацию об анонсе опубликовал портал Gizmochina. Новинка оснащена 27,6-дюймовой IPS-матрицей с разрешением 2560 x 2880 пикселей. Соотношение сторон экрана составляет 16:18, что делает его почти квадратным. По словам производителя, такой формат позволяет одновременно отображать две страницы формата А4, что особенно удобно при работе с текстовыми документами, таблицами, программным кодом или дизайнерскими проектами. Экран имеет стандартную частоту обновления 60 Гц и время отклика 14 мс. Максимальная яркость достигает 300 нит, контрастность составляет 1000:1, а охват цветового пространства достигает 98% по стандарту DCI-P3. Эти характеристики обеспечивают четкое изображение и точную цветопередачу, что важно для профессионалов в области дизайна и обработки контента. Аппаратная платформа моноблока базируется на мобильных п ...>>

Случайная новость из Архива Топологические изоляторы - основа лазеров 15.02.2018 Исследователи из Израиля и США проработали концепцию лазера, в состав которого входят аналоги топологических изоляторов. Эти материалы проводят электроны только в одну сторону, из-за чего передача по ним устойчива к помехам. Для лазеров предложили использовать аналогичные структуры, проводящие фотоны. Расчеты показывают, что энергоэффективность лазеров с топологическими изоляторами будет в несколько раз выше, чем у лазеров на "старых" принципах. Поверхность топологических изоляторов представляет собой очень тонкий слой из материалов с высокой проводимостью, а их сердцевина - из диэлектриков. Они бывают двумерными и трехмерными. Для модели лазера, предлагаемой авторами обсуждаемых статей, использовали двумерные изоляторы, каждый из которых состоял из сетки переплетенных колец. Проводимостью в них обладают только наружные кольца. Если одно или несколько таких колец выйдут из строя, ток частиц в нужном направлении не прекратится, и помех не появится. Благодаря этому дополнительных потерь энергии для проведения луча удастся избежать. А это значит, что на подачу лучей одинаковой мощности лазеру на топологических изоляторах потребуется меньше энергии. Еще одна особенность лазеров с использованием принципа топологических изоляторов заключается в том, что для работы ему не нужны электромагнитные поля. Это снимает ряд ограничений на использование таких приборов. А эксперименты с прототипом нового типа лазера подтвердили теоретические предположения. Энергия, накачанная в наружный ряд колец топологического изолятора, однонаправленно проходила в виде фотонов по всему периметру этого изолятора и выходила из другой точки в виде светового луча. Описанные лазеры можно будет применять в оптике, а также квантовых сетях. Кроме того, с их помощью, вероятно, удастся создать более быструю и надежную электронику.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026