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:

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Телескоп Эвклид раскрыл сердце Млечного Пути 28.06.2026

Космические телескопы позволяют человечеству заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной, раскрывая тайны темной материи, далеких галактик и процессов звездообразования. Один из современных аппаратов, предназначенных для масштабных обзоров неба, неожиданно оказался мощным инструментом для изучения нашей собственной Галактики. Речь идет о телескопе "Эвклид", который предоставил астрономам одно из самых детальных изображений центральной области Млечного Пути. Космический телескоп "Эвклид" был создан прежде всего для исследования темной материи и темной энергии, составляющих основную часть массы-энергии Вселенной. Однако ученые нашли ему дополнительное применение, направив прибор на густонаселенные звездные поля нашей Галактики. За относительно короткое время наблюдений - всего 26 часов - аппарат зафиксировал более 60 миллионов звезд в центральной части Млечного Пути. Такой результат стал возможен благодаря высокому разрешению и широкому полю зрения инструмента. Особый интерес для ...>>

Гренландские акулы - рекордсмены долголетия среди позвоночных 27.06.2026

В мире живых существ продолжительность жизни варьируется от нескольких дней у некоторых насекомых до нескольких десятилетий у крупных млекопитающих. Однако среди морских обитателей есть настоящие долгожители, чей возраст поражает воображение. Гренландские акулы, населяющие холодные воды Северной Атлантики и Арктики, по праву считаются самыми долговечными позвоночными на планете, и современные научные методы позволили точно оценить масштаб их жизненного пути. Эти крупные хищники растут крайне медленно - всего на несколько сантиметров за несколько лет, достигая в итоге более пяти метров в длину. Долгое время определить точный возраст гренландских акул было практически невозможно, поскольку у них отсутствуют традиционные маркеры, такие как годовые кольца на костях или чешуе. Предположения о выдающемся долголетии существовали давно, но требовали надежного подтверждения. Прорыв наступил в 2016 году, когда международная группа ученых применила радиоуглеродный анализ к хрусталикам глаз ...>>

Случайная новость из Архива Измерено магнитное поле черной дыры в центре Галактики 19.12.2015 Астрономы впервые смогли изучить то, что происходит в окрестностях горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, и обнаружить, что в ее окрестностях и в диске материи, которая ее окружает, присутствуют сильные и очень изменчивые магнитные поля. Астрофизики впервые смогли "дотянуться" до горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики и доказать, что она обладает магнитным полем, которое помогает ей захватывать материю и выплевывать часть ее в виде света и частиц высокой энергии, говорится в статье, опубликованной в журнале Science. "Существование этих магнитных полей предсказывалось теориями, но до этого никому не удавалось их увидеть. Эти наблюдения позволили нам поставить на твердую экспериментальную основу десятилетия теоретизирования и расчетов", - заявил Шеп Долеман (Shep Doeleman) из Массачусетского технологического института (США). Долеман и его коллеги смогли совершить это открытие благодаря уникальному телескопу-интерферометру Event Horizons Telescope, в рамках которого были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Калифорнии, Аризоне, на Гавайских островах и даже на южном полюсе Земли. Главная цель этого проекта, как можно понять из его названия, заключалась в том, чтобы "подобраться" к горизонту событий черной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, и всесторонне изучить ее свойства. Объединение мощностей телескопов позволило ученым достичь разрешения, превышающего чувствительность "Хаббла "в тысячу раз. О первых успехах этого проекта и первых наблюдениях ученые рассказали еще в апреле этого года. По их словам, EHT удалось подобраться к горизонту событий "нашей" черной дыры и достичь рекордного разрешения, в 10 раз превышающего точность предыдущих наблюдений. Изучив поляризацию излучения, исходящего от "сердца" Sgr A*, авторы статьи заметили, что некоторые испускаемые ею радиоволны были "закручены", что указывало на то, что у горизонта событий черной дыры и в диске ее аккреции присутствовали сильные магнитные поля. Их структура была крайне необычной - сила магнитного поля в отдельных регионах диска менялась каждые 15 минут, а его конфигурация была очень разной в разных уголках окрестностей Sgr A*. К примеру, магнитное поле в дальней части диска было достаточно неупорядоченным, что астрофизики сравнивают с тем, как выглядят спутавшиеся спагетти. В противоположность этому, регионы, расположенные у "ножки" джета - потока частиц высокой энергии и электромагнитных волн, "выплевываемых" черной дырой, - были наоборот, очень упорядоченными. Как считает ДОлеман, дальнейшее изучение различий в магнитной структуре этих участков диска аккреции и окрестностей горизонта событий позволит понять, как рождаются джеты и почему некоторые черные дыры, в том числе и Sgr A*, обладают крайне слабыми "плевками".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026