Инженеры создали искусственную древесину, которой не страшен огонь

Новая искусственная древесина обладает огнестойкостью и при этом не уступает своему натуральному аналогу по остальным параметрам.
Фото Shu-Hong Yu.

Древесина была и остаётся одним из самых распространённых строительных материалов в мире. А новые технологии позволяют изменять её свойства и находить ей новые применения. Так, в Швеции создали прозрачную древесину, которая может заменить стекло, а также "древесные чернила" для 3D-печати целлюлозой.

Всё большую популярность приобретают древесно-полимерные композиты – материалы, в которых древесина смешивается с различными полимерами и химическими добавками, улучшающими свойства исходного природного продукта.

Однако все эти инновации не могли решить главную проблему: материал всё ещё боялся огня.

Наделить древесину новой суперспособностью смогли учёные Поднебесной. Команда из Хэфэйского национального исследовательского центра физических наук и Китайской академии наук создала искусственную древесину, которая имеет свойства обычной, но при этом является огнестойкой, сообщает журнал Science.

Исследователи поясняют, что одним из ключевых компонентов древесины является лигнин. Это сложное полимерное соединение, которое связывает крошечные кристаллы другого органического соединения – целлюлозы. В результате древесина приобретает характерную прочность.

Работая над созданием нового материала, специалисты решили заменить лигнин на его синтетический аналог — резольную смолу. Этот полимер имеет схожую с лигнином паутинообразную структуру.

Наблюдения показали, что это соединение так же, как и лигнин, связывает различные синтетические кристаллические зёрна. Другие свойства, например, цвет материала, можно "регулировать", добавляя те или иные зёрна.

В ходе изготовления нового материала в водный раствор добавляют резольную смолу, хитозан и уксусную кислоту. Раствор охлаждают при помощи жидкого азота, и, когда он застывает, запускается процесс самоорганизации полимеров: они выстраиваются в матрицу в виде связанных каналов. Примерно такую же формирует природный лигнин.

Затем полимерный криогель проходит вакуумную сушку, в ходе которой удаляется вода. Далее его нагревают до температур от 160 до 200 градусов Цельсия. В результате матрица затвердевает.

Экспериментальная проверка показала, что получившийся материал по прочности не уступает древесине, зато является более упругим и лучше сопротивляется сжатию.

Но, главное, ему не страшен огонь. Даже под воздействием открытого пламени искусственная древесина может лишь обуглиться (показано на главном фото).

Ещё одно важное преимущество: на создание синтетического аналога древесины уходит всего несколько часов.

Кстати, в своей работе, опубликованной в журнале Science Advances, авторы отмечают, что функциональность материала можно будет регулировать, добавляя в исходный полимерный раствор оксид графена.

Напомним, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о покрытии для ткани, которое пригодится пожарным: новое вещество делает ткань огнеупорной, а также отталкивающей воду.

Сегодня