Укрепленная железом древесина — более экологичная альтернатива стальным балкам

Хотя древесина и выглядит многообещающе как возобновляемая альтернатива таким конструкционным материалам, как сталь и бетон, она все еще слабее их по некоторых характеристикам. Ученые из Флоридского Атлантического университета решили устранить этот недостаток, укрепив материал добавлением железа.

Под руководством доцента Вивиан Мерк группа исследователей начала с кубиков необработанной древесины красного дуба, который наряду с кленом, вишней и грецким орехом является примером так называемой кольцевой пористой древесины. Это означает, что он использует большие кольцевые внутренние сосуды для подъема воды от корней к листьям. Ученые смешали нитрат железа с гидроксидом калия, создав твердый минерал оксида железа, называемый нанокристаллическим ферригидритом, который естественным образом встречается в почве и воде.

Используя процесс вакуумной пропитки, наночастицы ферригидрита были втянуты в древесину и отложены внутри ее отдельных клеточных стенок. Это способствовало укреплению этих стенок, что увеличило жесткость и твердость древесины на 260,5% и 127% соответственно. При этом когда модифицированный материал сгибался или ломался, это происходило так же, как с немодифицированными образцами.

Добавление наночастиц ферригидрита увеличило вес древесины лишь на небольшую величину. Кроме того, поскольку частицы нетоксичны, они не должны представлять угрозы для окружающей среды, когда древесина в конечном итоге будет выброшена или переработана, считают ученые. По их словам, работа закладывает основу для разработки биоматериалов нового поколения, которые потенциально могут заменить традиционные сталь и бетон в строительных конструкциях.