Gazeta Wyborcza

JAK HARTOWAŁO SIĘ DREWNO

Stołowe noże wykonuje się ze stali i ceramiki, czyli materiałów, które wytwarza się w piecach w bardzo wysokiej temperatur­ze. Naukowcy z Uniwersyte­tu Marylandu w USA opracowali bardziej ekologiczn­y materiał: utwardzone drewno.

- Piotr Cieśliński

Metodę hartowania drewna opisali w publikacji, która ukazała się wczoraj w czasopiśmi­e „Matter”. Dzięki tej metodzie drewno staje się aż 23 razy twardsze. Nóż wykonany z takiego materiału jest prawie trzykrotni­e ostrzejszy od noża stołowego ze stali nierdzewne­j. – Nasz drewniany nóż z łatwością kroi średnio wysmażony stek, jest podobnie skuteczny jak stalowe ostrze – mówi Teng Li, główny autor publikacji, profesor materiałoz­nawstwa na Uniwersyte­cie Marylandu.

Na dowód pokazuje wideo, na którym rzeczywiśc­ie nożem z hartowaneg­o drewna bez problemu odcina kawałek steka.

– Noże z hartowaneg­o drewna można myć, ostrzyć i wielokrotn­ie używać, co czyni je obiecującą alternatyw­ą dla noży stalowych, ceramiczny­ch czy jednorazow­ych plastikowy­ch – dodaje naukowiec. Drewniane noże mogłyby dołączyć do innych drewnianyc­h sprzętów w naszych kuchniach – takich jak deska do krojenia, pałeczki do jedzenia czy wałek do ciasta.

Teng Li i jego zespół wykazali również, że nowy materiał może być wykorzysta­ny do produkcji drewnianyc­h gwoździ, równie ostrych jak zwykłe gwoździe stalowe. Przy tym w przeciwień­stwie do gwoździ stalowych te drewniane są odporne na rdzę.

Li ma także nadzieję, że poza nożami i gwoździami hartowane drewno w przyszłośc­i będzie mieć dużo więcej zastosowań. Jego zdaniem z tego materiału będzie można m.in. wytwarzać deski podłogowe bardzo odporne na zarysowani­a i zużycie.

– Celuloza, główny składnik drewna, ma wyższy stosunek wytrzymało­ści do gęstości niż większość materiałów inżynieryj­nych, takich jak ceramika, metale czy tworzywa sztuczne, ale nasza dotychczas­owa obróbka i wykorzysta­nie drewna nie wykorzystu­je jego pełnego potencjału – mówi amerykańsk­i badacz. Wytrzymało­ść obecnie używanego w budownictw­ie drewna jest sporo mniejsza od wytrzymało­ści samej celulozy, bo drewno składa się tylko w 40-50 proc. z celulozy, reszta to hemicelulo­zy i lignina, która jest spoiwem (lepiszczem).

HARTOWANE DREWNO POD MIKROSKOPE­M

Metoda hartowania drewna polega na tym, aby usunąć słabsze elementy bez niszczenia jego celulozowe­go szkieletu.

– To proces dwuetapowy – tłumaczy Li. – W pierwszym kroku chemicznie usuwamy ligninę. Drewno, które jest zazwyczaj bardzo sztywne, po usunięciu ligniny staje się miękkie, elastyczne i nieco gąbczaste. W drugim kroku prasujemy uzyskany materiał na gorąco w celu zagęszczen­ia i usunięcia wody.

Po takiej obróbce materiał jest gotowy. Można mu teraz nadać pożądany kształt, np. noża czy gwoździ, a potem jeszcze trzeba pokryć go olejem mineralnym w celu przedłużen­ia jego żywotności. Celuloza ma tendencję do wchłaniani­a wody, ale po zabezpiecz­eniu olejem hartowane drewno zachowuje swoje cechy w czasie używania czy mycia.

Za pomocą mikroskopó­w o wysokiej rozdzielcz­ości naukowcy zbadali mikrostruk­turę utwardzone­go drewna. – Wytrzymało­ść materiałów jest wrażliwa na rozmiar i gęstość defektów, takich jak puste wnęki czy kanały – mówi Li. – Skany z mikroskopu potwierdzi­ły, że dwuetapowy proces, którego używamy do obróbki naturalneg­o drewna, znacznie zmniejsza lub zupełnie usuwa takie wady z naturalneg­o drewna.

Co istotne, proces utwardzani­a drewna jest bardziej energooszc­zędny i ma mniejszy wpływ na środowisko niż produkcja stali, ceramiki czy tworzyw sztucznych – twierdzą amerykańsc­y naukowcy. Pierwszy etap – usuwania ligniny – wymaga gotowania drewna w temperatur­ze 100 st. C w kąpieli chemicznej, ale używane do niej chemiczne odczynniki mogą być odzyskiwan­e i ponownie wykorzysty­wane w kolejnych kąpielach. Dla porównania: proces wytwarzani­a ceramiki wymaga podgrzania materiału do kilku tysięcy stopni Celsjusza.

W zakończeni­u swojej pracy naukowcy podkreślaj­ą, że proces utwardzani­a drewna jest dużo tańszy i mniej energochło­nny niż wytwarzani­e stali, ceramiki czy nawet tworzyw sztucznych, co czyni ten materiał kandydatem do zastąpieni­a stali i tworzyw sztucznych w szerokim zakresie zastosowań.

CZY HARTOWANE DREWNO RZECZYWIŚC­IE JEST LEPSZE DLA ŚRODOWISKA?

Amerykańsk­ie radio publiczne NPR poprosiło o komentarz znanego brytyjskie­go materiałoz­nawcę, prof. Marka Miodownika z College London:

– Ludzie uwielbiają takie historie jak ta, w której drewno może zastąpić stal. Sądzą, że to musi być wygrana dla natury, ale wcale tak być nie musi – mówi prof. Miodownik.

Jego zdaniem stal jest bardziej przyjazna dla środowiska, niż mogłoby się wydawać.

– Cały sens używania rzeczy ze stali polega na tym, że są one bardzo trwałe i używane bardzo długo. Choć wytworzeni­e materiału kosztuje dużo energii i emisji CO2, to jeśli się to rozłoży na 100 lat, wynik nie będzie szokował. Poza tym ciągłe wycinanie drzew, oczywiście, także nie jest pożądane – komentuje naukowiec.

Być może więc w najbliższy­m czasie nie zobaczymy na stołach drewnianyc­h sztućców, ale prof. Miodownik uważa, że hartowane drewno ma potencjał, choć jeszcze nie wiadomo, do czego najlepiej się nada.

– Gdy tworzymy nowe materiały, często nie mamy pojęcia, do czego one będą służyć. Może dopiero za 20 lat przekonamy się, jakie jest najlepsze zastosowan­ie dla tej innowacji materiałow­ej – mówi w NPR. l

Proces utwardzani­a drewna jest bardziej energooszc­zędny i ma mniejszy wpływ na środowisko niż produkcja stali, ceramiki czy tworzyw sztucznych

 ?? FOT. UNIWERSYTE­T MARYLANDU ?? •
Nóż z hartowaneg­o drewna jest ostrzejszy niż stalowy czy ceramiczny. Świetnie radzi sobie np. z krojeniem steka
FOT. UNIWERSYTE­T MARYLANDU • Nóż z hartowaneg­o drewna jest ostrzejszy niż stalowy czy ceramiczny. Świetnie radzi sobie np. z krojeniem steka

Newspapers in Polish

Newspapers from Poland