華人學者打造新型超級木材：像鋼鐵一樣強韌，比普通木材強度高10倍

最近，科學家研製出一種新型的「超級木材」。它比普通木材強10倍以上，這種創新產品相比於鋼鐵和其他材料，將可能成為天然而便宜的替代品。

新木材超能力的關鍵在於特殊的化學處理，以及隨後的熱壓縮過程。由此產生的化學鍵使木材十分強健，相信有朝一日將能夠用於建築物和車輛，甚至可能用到新的裝甲護板上。

研究人員對新的超級木頭測試發射了子彈式彈丸，結果彈丸都陷在了新材料中。而傳統標準強度的木材，彈丸都會穿過並擊碎材料。

來自美國馬里蘭大學的胡良兵教授說：「這種處理木材的新方法使其比天然木材的強度高出12倍，韌性高出10倍。這可能會成為鋼鐵甚至鈦合金的競爭對手。它堅固耐用，與碳纖維相媲美，但價格便宜得多。」

作為共同研究者的李騰教授說：「它既堅固又強韌，這在自然界中是不常見的特性組合。它的強度與鋼鐵一樣，但質量輕了六倍。和天然木材相比，要使其斷裂需要10倍的能量。它甚至可以在工藝開始時進行彎曲和塑型。」

所謂的新過程包括兩個步驟。首先，天然木材在氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合物中煮沸，這實際上與製作造紙用木漿的過程非常類似。

然後，木材經過壓縮階段，以破壞個體細胞之間的細胞壁。加熱是為了促進新化學鍵的形成，同時木材會持續被壓縮。

這些工藝能夠去除某些聚合物，使新木材性質得到改變，同時保留其他聚合物對木材強度的重要性。

最終，材料的強化來自大量氫原子與纖維素的納米纖維結合，這是在木材結構中天然存在的。

製備新材料涉及的化學反應相當複雜，但處理過程本身實際上比較簡單和便宜。而且，由於木材本身來自於樹木，所以未來在某些情況下，用它來替代鋼、鈦合金以及其他材料將是一種很有前途的選擇。

目前，這種工藝已被證明可以在幾種不同的木材上使用。

正如前面所講，作為成品的超級木材堅固、堅韌、輕便。不過它的密度也非常高，耐壓縮，堅硬耐刮，甚至自帶防潮功能。

除了適用于飛機和汽車外，新的超級木材還可用於家具。這將使生長快速的輕木或松木等材料有能力取代密度更高，生長速度更慢的樹種，比如柚木。

當然，在真正實現木製巨型噴氣式飛機飛上藍天以前，還有很多工作要做。

接下來，生產這種新木材的速度和規模都需要相應提高。研究人員認為，這並不是什麼大問題。

來自美國布朗大學的工程科學家高華健教授表示：「特別令人興奮的是，這種方法適用於各種木材，並且相當容易操作。這篇論文提供了一條極具前景的輕質高性能結構材料設計途徑，具有極大潛力。它將廣泛適用於那些需要高強度、高韌性和優秀防彈性的領域。」

目前，這項研究已在學術期刊《自然》上發表。

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