Untitled 50 Soá 4 naêm 2018 Khoa học và đời sống Tạo ra “siêu gỗ” có thể thay thế thép Các vật liệu được sử dụng làm kết cấu tổng hợp thường có trọng lượng lớn và gây tác động bất lợi đến môi trường ([.]
Khoa học đời sống “siêu gỗ” thay thép - hướng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ Mới đây, nhà khoa học Đại học Maryland (Mỹ) đưa phương pháp đơn giản hiệu giúp loại gỗ mềm, nhẹ thông balsa cứng gấp 10 lần so với dạng tự nhiên chúng Họ gọi “siêu gỗ” Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng, loại gỗ sử dụng làm vật liệu thay tơ, máy bay, tịa nhà, hay kết cấu chịu lực, chi tiết kiến trúc có sử dụng thép, giúp mở cách mạng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ tương lai Tạo “siêu gỗ” thay thép Các vật liệu sử dụng làm kết cấu tổng hợp thường có trọng lượng lớn gây tác động bất lợi đến môi trường (thép hợp kim ) quy trình sản xuất phức tạp, địi hỏi chi phí cao (vật liệu polyme) Bên cạnh đó, cịn có gỗ tự nhiên, loại vật liệu phong phú, có chi phí thấp, sử dụng làm vật liệu xây dựng đồ gỗ Tuy nhiên, hiệu suất học gỗ tự nhiên (cường độ độ cứng) không đạt yêu cầu cấu trúc kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi khả chịu lực cao Việc xử lý nước, nhiệt, ammonia cán nguội, sau làm đơng đặc giúp tăng hiệu suất học gỗ tự nhiên, phương pháp dẫn đến thiếu ổn định kích thước, đặc biệt môi trường ẩm ướt gỗ dễ bị dãn nở suy yếu Một nghiên cứu cơng bố Tạp chí Nature vào đầu tháng 2/2018 đưa cách tiếp cận giúp giải vấn 50 việc xử lý “mật độ” giúp loại gỗ mềm gỗ thơng có sức mạnh thép đề nêu Trong nghiên cứu này, nhà khoa học (Liangbing Hu, Teng Li cộng sự) Đại học Maryland (Mỹ) đưa phương pháp đơn giản hiệu để chuyển đổi gỗ tự nhiên (số lượng lớn) thành vật liệu cho kết cấu chịu lực đòi hỏi hiệu cao, dẻo dai với độ ổn định lớn, chí có khả chống Số năm 2018 đạn Giải pháp đánh giá có hiệu tồn diện loại gỗ khác Về chất, thành phần làm cho gỗ cứng loại polyme biết đến với tên gọi lignin (một chất cao phân tử vơ định hình) kết nối với tạo thành cấu trúc hỗ Khoa học đời sống trợ thực vật Lignin có độ bền cao, chắn, giúp chống đỡ bảo vệ thành tế bào bó mạch Cùng với cellulose, lignin thành phần tạo nên cấu trúc thực vật Lignin loại polyme tự nhiên nhiều trái đất, giúp cho vật liệu gỗ bền có màu nâu Tuy nhiên nghiên cứu mình, Liangbing Hu cộng lại tìm cách tách lignin khỏi thành phần gỗ với mong muốn tăng cường độ chúng Trước tiên, nhóm nghiên cứu đun sơi gỗ hỗn hợp dung dịch gồm Natri hydroxit (NaOH) Natri sunfit (Na2SO3) để loại bỏ lignin hemicellulose khỏi gỗ tự nhiên, sau ép nóng để làm sụp đổ hồn tồn thành tế bào, giúp đơng cứng sợi nano cellulose, tạo nên liên kết nano cellulose Việc loại bỏ lignin khỏi gỗ cho phép nhóm nghiên cứu nén gỗ nhiệt độ thấp (khoảng 65oC) Khi khơng cịn hợp chất lignin đóng vai trò gắn kết tế bào gỗ, nhà khoa học nén sợi cellulose để loại bỏ khuyết tật, lỗ hổng, giúp vật liệu gỗ thành thể siêu bền Những sợi cellulose tạo nên liên kết hydro dày đặc, tác động từ lực nén giúp giảm kích thước gỗ, khiến chúng dày 1/5 so với trạng thái tự nhiên Để thử nghiệm tính bền gỗ sau áp dụng phương pháp tách lignin, nhà nghiên cứu thử bắn đạn thật vào chúng Kết cho thấy, gỗ sau xử lý theo quy trình ngăn thành cơng đạn xun Liangbing hu (trái) cầm khối gỗ xử lý theo quy trình mới, Teng Li (phải) cầm khối gỗ chưa xử lý loại gỗ qua tới nửa thân gỗ Đồng tác giả nghiên cứu, ông Teng Li khẳng định, cần lực tác động gấp 10 lần bẻ gãy cấu trúc gỗ so với bẻ gãy gỗ tự nhiên Loại gỗ sử dụng cơng nghiệp chế tạo tơ, máy bay tịa nhà, hay kiến trúc có sử dụng thép Hướng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ Trên giới, khơng loại gỗ có độ bền cứng đến khó tin, ví dụ quebracho, tuyết tùng, gỗ đen châu Phi Chính độ bền quý nên loại gỗ có giá bán cao nhóm nghiên cứu hy vọng giúp tạo kết cấu chịu lực từ loại gỗ giá rẻ, sẵn có, vừa có tính thẩm mỹ cao mà đủ bền loại gỗ đắt tiền, thép, hợp kim titan hay sợi carbon Hiện tại, nhà khoa học tiếp tục thử nghiệm, tối ưu hóa, giúp quy trình chuẩn xác hiệu để triển khai quy mô công nghiệp Nếu sớm thương mại hóa, phương pháp mở cách mạng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ tương lai ? Trưởng nhóm nghiên cứu Liangbing Hu cho biết, phương pháp giúp gỗ đặc gấp 12 lần cứng gấp 10 lần so với gỗ tự nhiên Đặc biệt, dù cứng chúng lại có trọng lượng gần tương đương với sợi carbon song giá rẻ nhiều Với phương pháp này, Số năm 2018 Lê Cao Chiến (theo Nature 2/2018) 51 ... sử dụng công nghiệp chế tạo ô tô, máy bay tòa nhà, hay kiến trúc có sử dụng thép Hướng cho ngành cơng nghiệp chế biến gỗ Trên giới, khơng loại gỗ có độ bền cứng đến khó tin, ví dụ quebracho, tuyết... nghiệp Nếu sớm thương mại hóa, phương pháp mở cách mạng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ tương lai ? Trưởng nhóm nghiên cứu Liangbing Hu cho biết, phương pháp giúp gỗ đặc gấp 12 lần cứng gấp 10... bền loại gỗ đắt tiền, thép, hợp kim titan hay sợi carbon Hiện tại, nhà khoa học tiếp tục thử nghiệm, tối ưu hóa, giúp quy trình chuẩn xác hiệu để triển khai quy mơ cơng nghiệp Nếu sớm thương