Інженери створили штучну деревину, якій не страшний вогонь

Нова штучна деревина володіє вогнестійкістю і при цьому не поступається своєму натуральному аналогу за іншими параметрами.

Деревина була і залишається одним з найпоширеніших будівельних матеріалів в світі. А нові технології дозволяють змінювати її властивості і знаходити для неї нові застосування. Так, в Швеції створили прозору деревину, яка може замінити скло, а також "деревне чорнило" для 3D-друку целюлозою.

Все більшої популярності набувають дерев'яно-полімерні композити - матеріали, в яких деревина змішується з різними полімерами та хімічними добавками, що поліпшують властивості вихідного природного продукту.

Однак всі ці інновації не могли вирішити головну проблему: матеріал все ще боявся вогню.

Наділити деревину новими суперздатностями змогли вчені Піднебесної. Команда з Хефейского національного дослідницького центру фізичних наук і Китайської академії наук створила штучну деревину, яка має властивості звичайної, але при цьому є вогнестійкою, повідомляє журнал Science.

Дослідники пояснюють, що одним з ключових компонентів деревини є лігнін. Це складне полімерне з'єднання, яке пов'язує крихітні кристали іншої органічної сполуки - целюлози. В результаті деревина набуває характерну міцність.

Працюючи над створенням нового матеріалу, фахівці вирішили замінити лігнін на його синтетичний аналог - резольну смолу. Цей полімер має схожу з лігніном паутинообразну структуру.

Спостереження показали, що ця сполука так само, як і лігнін, пов'язує різні синтетичні кристалічні зерна. Інші властивості, наприклад, колір матеріалу, можна "регулювати", додаючи ті чи інші зерна.

В ході виготовлення нового матеріалу в водний розчин додають резольну смолу, хітозан і оцтову кислоту. Розчин охолоджують за допомогою рідкого азоту, і, коли він застигає, запускається процес самоорганізації полімерів: вони шикуються в матрицю у вигляді пов'язаних каналів. Приблизно таку ж формує природний лігнін.

Потім полімерний Криогель проходить вакуумну сушку, в ході якої видаляється вода. Далі його нагрівають до температур від 160 до 200 градусів Цельсія. В результаті матриця твердне.

Експериментальна перевірка показала, що такий матеріал за міцністю не поступається деревині, зате є більш пружним і краще чинить опір стисненню.

Але, головне, йому не страшний вогонь. Навіть під впливом відкритого полум'я штучна деревина може лише обвуглитися (показано на головному фото).

Ще одна важлива перевага: на створення синтетичного аналога деревини йде всього кілька годин.

До речі, в своїй роботі, опублікованій в журналі Science Advances, автори відзначають, що функціональність матеріалу можна буде регулювати, додаючи в вихідний полімерний розчин оксид графену.