Dengan merendam kayu dalam campuran bahan kimia dan kemudian mengompresi dan memanaskannya, para peneliti telah menciptakan bahan yang lebih kuat dari baja, tulis Sid Perkins untuk Scientific American .
Konten terkait
- Seperti Kulit Gurita, Bahan Baru Ini Berubah Dari 2D ke 3D dalam Detik
- Apakah Jamur adalah Bahan Masa Depan?
Ilmuwan material telah bekerja selama beberapa dekade - meremas kayu, mendinginkan dan melewatkannya melalui rol, mengolahnya dengan amonia atau uap - semuanya atas nama menciptakan bahan yang kuat dan tangguh yang terbuat dari sumber daya yang relatif terbarukan. Kayu baru tiga kali lebih padat dari kayu alami dan 12 kali lebih kuat, para peneliti melaporkan dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature .
"Kayu lunak seperti pinus atau balsa, yang tumbuh cepat dan lebih ramah lingkungan, dapat menggantikan kayu yang tumbuh lebih lambat tetapi lebih padat seperti jati, di furnitur atau bangunan, " kata Liangbing Hu, seorang ilmuwan bahan di University of Maryland, College Park dan salah satu penulis penelitian, menurut siaran pers.
Metode lain dari "memadatkan" kayu menghasilkan bahan yang cenderung melebar kembali ke ukuran dan bentuk aslinya ketika kelembaban menyerang, kata Perkins. Pendekatan baru meningkatkan kayu dengan cara yang tahan kelembaban dengan menciptakan hasil akhir yang lebih seragam.
"Jenis kayu ini dapat digunakan di mobil, pesawat terbang, bangunan - aplikasi apa pun di mana baja digunakan, " kata Hu kepada David Grossman, yang melaporkan Popular Mechanics . Pencakar langit di masa depan bahkan bisa dibangun dari kayu.
Prosesnya dimulai dengan merendam kayu dalam rendaman natrium hidroksida dan natrium sulfat. Kedua bahan kimia ini bekerja bersama untuk menghilangkan sebagian lignin dan hemiselulosa, dua polimer yang membuat dinding sel tanaman kaku. Secara kritis, bahan kimia meninggalkan sebagian besar selulosa, polimer ketiga, utuh. Dinding sel kayu menjadi kurang kaku dan lebih keropos. Selanjutnya, peneliti menekan kayu sambil memanaskannya sekitar 100 derajat Celcius. Kayu memiliki banyak saluran alami yang disebut lumina yang berjalan di sepanjang arah pertumbuhan. Saluran-saluran dan dinding sel ini runtuh selama bagian panas-dan-memeras dari proses para peneliti dan ikatan hidrogen baru terbentuk antara molekul-molekul selulosa, menguatkan material.
Hasil akhirnya, seperti yang terlihat di bawah mikroskop, adalah lapisan kayu yang saling berdekatan, para peneliti melaporkan dalam makalah mereka. Bahan terakhir adalah sekitar seperlima ketebalan dari ukuran aslinya tetapi tiga kali kepadatan.
Para peneliti kemudian menguji kayu mereka yang padat untuk mengukur sifat mekaniknya. Mereka menguji kemampuannya untuk menanggung beban. Mereka menguji kekakuannya, kekuatan tariknya (seberapa kuat ia menahan gaya tarikan), dan seberapa baik itu bisa melenturkan. Secara keseluruhan, hasilnya adalah sepotong kayu yang kasar dan jatuh. Dalam uji kelembaban, kayunya hanya membengkak sekitar 8, 4 persen, namun tetap tangguh.
Mereka juga menembakkan proyektil baja ke kayu dengan senapan angin balistik. Lima lapisan material bersama-sama menghentikan siput bergerak dengan kecepatan mobil mungkin sebelum tabrakan, lapor Mark Zastrow for Nature .
Hasilnya mengesankan, tetapi tidak cukup untuk meyakinkan beberapa ahli. Zastrow berbicara dengan Fred Kamke di Oregon State University yang tidak terlibat dalam penelitian baru. Kamke menunjukkan bahwa 24 lapisan kayu poplar padat mampu menghentikan peluru 9mm yang melaju kencang pada ketinggian 25 kaki tanpa memerlukan perawatan kimia. "Metode-metode lain ini mungkin jauh lebih murah daripada mendidih selama tujuh jam dalam larutan kaustik, " katanya.
Tetapi Hu dan rekan-rekannya bergerak maju dengan "kayu super" mereka, lapor Stu Borman untuk Chemical & Engineering News . Sebuah perusahaan spin-off bernama Inventwood berharap untuk memasarkan teknologi dan melihat masa depan kendaraan, pesawat terbang, kontainer pengiriman, lantai, baju besi dan banyak lagi dibangun dengan kayu rebus, dirawat dan dikompresi yang lebih kuat dari baja.
