Ученые из Киотского университета представили уникальный материал — выращенную в лаборатории древесину, превышающую сталь по крепости на единицу массы и одновременно в пять раз легче. Этот инновационный материал уже рассматривается как потенциальная замена металлов и бетона в строительстве, транспорте, авиации и даже космических проектах.
В основе материала - целлюлозные нановолокна (CNF), извлеченные из растительной биомассы, такой как солома, опилки и сельскохозяйственные отходы. Волокна обрабатывают на наноуровне, уплотняют и соединяют природной смолой на основе лигнина под высоким давлением, создавая монолитный блок с высокой плотностью, термостойкостью и водозащитой.
Новый материал не является фанерой, композитом или стружечной плитой. Он более близок к биологическому карбоновому волокну, имеет однородную структуру, устойчивую к деформациям, температурным перепадам и механическим нагрузкам. Экспериментальные образцы показали прочность на разрыв, превышающий мягкую сталь, при массе на 80% меньше металла.
Важным преимуществом является обрабатываемость: материал можно пилить, фрезеровать, сверлить, резать лазером и даже печатать 3D, не утрачивая его механических свойств.
Первыми полигонами для древесины CNF стали японские архитектурные бюро и исследовательские лаборатории. Ведутся разработки сейсмостойких построек, легких мостов и модулей жилой застройки. Материал также поглощает вибрации и шум, что особенно важно в густонаселенных городах.
В автопроме CNF используются в двигателях: крышки моторных отсеков показали снижение веса на 25% и повышение тепловой устойчивости, что позволило экономить до 11% топлива и уменьшить выбросы CO₂.
Японские ученые совместно с JAXA создали первый в мире деревянный спутник LignoSat, сгорающий в атмосфере без остатка металлического мусора, решающий проблему космического загрязнения.
Выращенная древесина производится из отходов сельского хозяйства, не нуждается в добыче руд или химически опасных смол. При производстве материал поглощает углекислый газ, является биоразлагаемым и безопасным для природы.
Японское правительство уже запустило многомиллиардную программу для замены стали и бетона в государственной инфраструктуре. Планируется использование CNF-древесины в строительстве железных дорог, мостов, модульного жилья и других объектов, что сделает инфраструктуру более легкой, тихой и экологичной.
