Древесина искусственная: Искусственная древесина

Искусственная древесина

Синтетический материал является и крепким и универсальным

Новый материал, обладающий легким весом, столь же крепкое, как и древесина, но не имеет стандартных слабых характеристик древесины, не горит и не впитывает воду.

Для создания синтетической древесины взяли раствор полимерной смолы и добавили немного( щепотку) порошка хитозана, полимера катионного полисахарида основного характера, получаемого из панцирей крабов и креветки. Они высушили раствор методом сублимации, получив в результате структуру, заполненную крошечными порами и каналами, с подложкой из хитозана. Затем они нагрели смолу до температуры 200 градусов Цельсия (для вулканизации последней), создав таким образом крепкие химические связи.

«Материал, полученный в результате таких действий и описанный в августе в журнале « Развитие Науки» (Science Advances), представляет собой устойчивое к смятию вещество, как и древесина», —  говорит автор эксперимента Шу-Хонг Ю, химик, специалист по материаловедению Университета Науки и техники Китая ( University of Science and Technology of China) в Хэфэй.

«Ускоренная сушка методом сублимации создает еще более микроскопические каналы и поры, которые делают материал более прочным», —  говорит Ю. «А чем выше поднимается температура, сковывающей связи внутри смолы, тем крепче материал», — считает команда экспериментаторов. «Добавка естественных или созданных человеком волокон к смеси также может быть эффективной».

В отличие от настоящих деревьев, новому материалу не нужны годы, пока он вырастет.  Кроме того, новый материал практически не впитывает воду; образцы, погруженные в воду и в сильную кислотную ванну, находились там  в течение 30 дней, практически не растеряв или ослабив своих качеств, в то время как образцы дерева Бальса, тестированного в таких же условиях, потеряли две трети своей прочности и 40 процентов сопротивления к смятию. Новый материал практически не поддавался возгоранию и прекращал гореть, как только был удален из пламени.

«Имитационная древесина могла бы применяться в производстве надежной стойкой тары», — говорит Леннарт Бергстром (Lennart Bergstrom), ученый в области материаловедения Стокгольмского Университета в Швеции, который не участвовал в данном эксперименте. «Такое свойство нового синтетического материала как пористость представляется важной, так как выполняет роль ловушки воздуха, что могло бы сделать такое вещество отличным изоляционным материалом, подходящим для строительства зданий», — добавляет он.

Не оказывающие неблагоприятного воздействия на окружающую среду альтернативы полимерным смолам  также смогли бы повысить интерес к новому материалу.

 

Открывающее фото: Авторское право : Ronnachai Limpakdeesavasd

Искусственная Древесина / фото и новость: 

источник Журнал Саентифик Американ №11 2018 архив новостей

Автор: Сид Перкинс

Перевод: Энигма Л.Н.

Способна ли наука создавать искусственную древесину?

Ученые уже умеют создавать искусственное мясо, благодаря которому в будущем люди будут убивать меньше животных. Но искусственной древесины до сих пор не существует и поэтому мы вынуждены вырубать деревья и лишать животных естественной среды обитания. А ведь это тоже ведет к их постепенному вымиранию. К счастью, недавно американские ученые сделали первые шаги к решению этой проблемы. Они научились размножать клетки растений таким образом, чтобы из них в итоге получалась структура, которая своими свойствами очень похожа на настоящую древесину. Но главная особенность разработанной технологии состоит в том, что в теории древесине можно сразу же придавать нужную форму. Чтобы сделать стол или другую мебель, не нужно выращивать доски, пилить их крепить друг к другу. Просто нужно дать растительным клеткам размножаться, не выходя за определенные рамки.

Ученые сделали большой шаг к созданию искусственной древесины

Подробнее о том, что такое искусственное мясо и как оно создается, можно почитать в этом материале. Но сначала давайте поговорим про искусственную древесину.

Как производят искусственную древесину?

О новой технологии создания искусственной древесины было рассказано в научном издании New Atlas. Авторами научного открытия являются сотрудники Массачусетского технологического института во главе с профессором Эшли Беквит (Ashley Beckwith). В качестве сырья для производства искусственной древесины они решили использовать живые клетки, взятые из листьев растения цинния (Zínnia). Оно способно расти в любой точке планеты и часто используется в рамках научных работ. Например, в 2016 году цинния стало первым растением, которое зацвело на борту Международной космической станции.

Так выглядят цветы циннии. Вы наверняка их уже видели

В рамках новой научной работы исследователи извлекли живые клетки цинния и поместили их в питательную среду. Убедившись, что клетки начали воспроизводиться, ученые перенесли их в объемную форму, внутри которой они могли продолжить размножение. В клетки были добавлены растительные гормоны ауксин и цитокинин, чтобы они начали производить вещество, именуемое как лигнин. Именно оно придает древесине твердость — по сути, это и есть основа разрабатываемого материала. В конечном итоге, лигнин и растительные клетки заполнили пустоты внутри объемной формы.

Схема выращивания искусственной древесины

По словам ученых, изменяя концентрацию двух гормонов, искусственной древесине можно придавать разный уровень твердости. Только вот на данный момент они смогли создать только очень маленькую фигуру. И они не сообщили, сколько времени понадобилось для ее создания. Но если размножение клеток и производство лигнина занимает недели или хотя бы месяцы, это отличная технология. Производители мебели смогут выпускать относительно дешевую продукцию при создании которой не пострадало ни одно настоящее дерево. Но чтобы разработанная технология стала массовой, нужно провести много дополнительных исследований. Как минимум нужно проверить, насколько долговечными получаются изделия из искусственной древесины и не вредит ли этот материал здоровью людей.

Читайте также: Почему спутники изготавливаются из металла, а не дерева?

Для чего нужна искусственная древесина?

Ученые и сами знают, что им еще предстоит решить много вопросов. По словам одного из авторов исследования Луиса Фернандо Веласкес-Гарсия (Luis Fernando Velasquez-Garcia), им нужно выяснить, сработает ли такой трюк с живыми клетками, взятыми из листьев других растений. Ведь если производители мебели вдруг набросятся на упомянутые выше циннии, они очень быстро исчезнут с лица нашей планеты. Защитники природы могут вовремя взять их под охрану, но в этом случае на разработанной технологии по производству искусственной древесины можно будет ставить крест. Так что нужно надеяться, что клетки других растений взаимодействуют с лигнином таким же образом.

Структура искусственной древесины под микроскопом

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Но американские ученые — не единственные, кто экспериментирует с древесиной. В 2019 году автор Hi-News.ru Илья Хель рассказал о том, как шведским ученым удалось разработать прозрачный материал, который обладает всеми древесными свойствами. Он довольно хорошо пропускает солнечный свет, но при этом поглощает и испускает тепло. Если такой материал когда-нибудь станет популярным, в мире могут появиться необычные дома, которые позволяют экономить на электричестве и отоплении. Только вот прозрачные дома — это что-то из романа «Мы» Замятина. А жить в таком будущем вряд ли кто-то захочет.

Окружающая средаТехнологии будущего

Для отправки комментария вы должны или

Изготовление искусственного дерева в больших масштабах — Physics World

Сравнение бальзы и полимерной древесины

Исследователи из Китая разработали новый способ изготовления в больших масштабах искусственной древесины, похожей на живую, из полимера, называемого резолом, который очень похож на лигнин (соединение, содержащееся в натуральной древесине). Искусственная древесина такая же легкая и прочная, как и ее натуральный аналог, но она также устойчива к огню и кислоте.

Дерево – один из самых распространенных природных материалов. Он обладает многими хорошими свойствами, такими как малый вес и высокая прочность, что обусловлено его уникальной иерархической клеточной структурой и матрицей (состоящей из лигнина и гемицеллюлозы), в которую встроены хорошо ориентированные фибриллы целлюлозы. Дерево растет (очень медленно) контролируемым образом, снизу вверх, и каждый структурный уровень вносит свой вклад в его замечательные свойства.

В последние годы исследователям удалось создать «супердерево» путем изменения микроструктуры натуральной древесины или комбинирования целлюлозы, полученной из древесины, с синтетическими материалами. Хотя эти материалы впечатляют своей биоразлагаемостью и прочностью, они все же легко воспламеняются и не очень устойчивы к кислотной коррозии. Древесина на керамической основе, выращенная с помощью технологий «снизу вверх» (таких как замораживание или 3D-печать) с использованием полимеров в качестве связующих веществ и микро- или наноразмерных порошков в качестве строительных блоков, также является многообещающей, но они часто механически непрочны, и их микроструктура не может легко контролироваться.

«Химическая сеть»

Исследователи под руководством Шу-Хонга Ю из Университета науки и технологий Китая (USTC) предлагают новый способ быстрого производства большого количества синтетической полимерной древесины, которая выглядит и ощущается очень похоже на правду. Для этого они сначала растворяли резол в кислом растворе хитозана до получения однородной смеси. Затем раствор заливали в форму (например, цилиндр с открытым концом), помещали на холодную медную платформу и замораживали в одном направлении с постоянной скоростью замораживания. «Затем мы погружали медь в ванну с жидким азотом и после сушки вымораживанием отверждали полимерный криогель при высоких температурах 180°C», — объясняет Ю.

«Резол, который очень похож на природный лигнин, действует как «химическая сеть», которая скрепляет фибриллы целлюлозы в хитозане», — добавляет он. «Таким образом, мы смогли создать матрицы, на которых при низких температурах растут самонаправленные кристаллы.

На этом этапе в полимерную древесину могут быть включены различные частицы, такие как ионы металлов и нанопроволоки/листы, чтобы изменить ее внешний вид или физические свойства.

«Мы можем контролировать ячеистую структуру новой древесины (ее компоненты, размер пор и толщину стенки) во время изготовления», — рассказывает Ю Мир физики . «У древесины много хороших свойств. К ним относятся его низкая плотность (90-600 мг/см 3 ) и высокая прочность на сжатие (45 МПа), сравнимая с прочностью натурального дерева».

И это еще не все: полимерная древесина также устойчива к кислоте, в отличие от натуральной древесины, без снижения механических свойств. «Он также может похвастаться теплопроводностью около 21 мВт/м/К, что ставит его в один ряд с современными теплоизоляционными материалами, такими как полимер/SiO 9.0023 2

гибридные композиты», — добавляет Ю. «Он также является хорошим антипиреном и быстро самозатухает, если его вынуть из воспламеняющегося пламени, чего нельзя сказать о натуральной древесине».

Исследователи говорят, что их новая древесина может использоваться в качестве альтернативы натуральной древесине в суровых условиях. «Наша новая стратегия по производству искусственной древесины может быть также применена для разработки широкого спектра высокоэффективных биомиметических инженерных композитных материалов с определенными функциями, которые лучше, чем у их традиционных аналогов», — говорит Ю. «Эти материалы найдут широкое применение во множестве технологий».

Команда, опубликовавшая отчет о своей работе в журнале Science Advances  10.1126/sciadv.aat7223, в настоящее время занята улучшением атмосферостойкости своей полимерной древесины, чтобы ее можно было использовать на открытом воздухе. «Мы также пытаемся производить другие классы искусственной древесины, используя материалы, отличные от резола».

Подробнее

Компания Nanowood производит супертеплоизолятор

Что это такое, как производится, виды и области применения

Древесина уже давно используется в качестве строительного материала и почитается за ее прочность и природную эстетику . Сегодня мы рассмотрим древесные композиты. В частности, как они сделаны, различные типы и области применения древесных композитов.

Что такое древесный композит?

Древесные композиты включают ряд различных производных изделий из древесины, все из которых создаются путем связывания прядей, волокон или древесных плит . Он также известен как искусственная древесина, инженерная древесина и древесно-пластиковый композит (WPC).

Как изготавливается древесный композит?

Древесный композит обычно изготавливается из тех же твердых и хвойных пород древесины, которые используются для производства пиломатериалов, за исключением того, что для него используются обрезки лесопилки и древесные отходы, и он создается путем смешивания измельченных древесных частиц с нагретой термопластичной смолой. Некоторые комбинируют и перерабатывают материалы в гранулы, которые переплавляют и формируют в окончательную форму , в то время как другие создают конечный продукт с помощью одностадийного процесса смешивания и экструзии .

Используются как первичные, так и переработанные термопласты с изделия на основе полиэтилена — самые распространенные. УФ-стабилизаторы, красители, связующие агенты и смазочные материалы также могут быть добавлены для создания продукта, специально предназначенного для его применения, с образованием как сплошных, так и полых форм.

Виды древесно-композитных изделий

Фанера считается оригинальным древесно-полимерным изделием, изготавливаемым из листов поперечно-клееного шпона, склеенных влагостойкими клеями под действием тепла. ДВП — другой, изготовленный путем соединения древесных волокон с воском и смоляным связующим при высоких температурах и давлении, в то время как ДСП изготавливается из древесной стружки или стружки лесопильного производства, спрессованной с синтетической смолой.

Ориентированно-стружечная плита изготавливается из древесных стружек, уложенных слоями и склеенных между собой с помощью влагостойких клеев. Затем они поперечно ориентированы, чтобы придать панелям прочность и жесткость. Ламинированная древесина создается из размерной древесины, склеенной в конструкционные колонны или балки, в то время как ламинированная фанера связывает тонкие деревянные шпоны в большую заготовку, которую можно использовать для стропил, балок, колонн и соединений.

Использование изделий из древесного композита

Изделия из древесно-полимерного композита могут использоваться в различных целях, включая как домашнее, так и промышленное строительство. Древесные композиты часто используются для замены стали для балок и балок в строительных проектах. Однако наиболее широко они используются в напольных покрытиях для открытых террас , но они также популярны для изготовления перил, ограждений, скамеек, оконных и дверных рам, облицовки и работ по ландшафтному дизайну.

В то время как композитная древесина может использоваться в большинстве случаев, когда традиционно используется твердая древесина, она также является популярным материалом для изготовления плоской мебели из-за ее низких производственных затрат и легких свойств.

Древесина искусственная: Искусственная древесина

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *