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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Химчистка может быть опасной 03.12.2011 Пятнадцатилетняя школьница Алекса Данцлер из города Арлингтон (США) заинтересовалась проблемой: остаются ли на одежде после химчистки опасные химикаты, применяемые в этом процессе? Она нашила на подкладку семи одинаковых мужских пиджаков квадратики из шерсти, шелка, хлопка и полиэфирной ткани и сдала пиджаки в химчистку. Некоторые пиджаки прошли химчистку до шести раз. Затем школьница обратилась в местный университет с просьбой проделать химический анализ экспериментальных лоскутков. Оказалось, что в них остался растворитель перхлорэтилен, используемый в большинстве химчисток и известный тем, что может вызывать рак и неврологические заболевания. Причем этого химиката тем больше, чем чаще чистили ткань, и особенно он накапливается в шерсти. Хотя во всех странах существуют стандарты допустимых норм содержания паров перхлорэтилена в производственных помещениях, о его остатках в одежде никто до сих пор не задумывался.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026