I en moderne verden fyldt med højteknologiske materialer som aerogeler, kulfibre og metallegeringer er det let at overse noget så almindeligt som træ. Men det ydmyge tømmer tilbyder dog et utal af fordele: Først og fremmest kan det dyrkes, hvilket gør det bæredygtigt og billigt. Det er også velkendt, let at arbejde med, æstetisk behageligt og bionedbrydeligt. Netop af denne grund er forskere på udkig efter måder at forbedre træ på ved hjælp af de sidste nye nanoteknologier.
Forskere ved University of Maryland under ledelse af Liangbing Hu rapporterede sidste år i magasinet Nature om en simpel proces, der tredobler tætheden af alle trætyper, der gør det 11,5 gange så stærkt. For at lave dette “supertræ” med høj tæthed lagde forskerne først normalt træ i blød i et bad af natriumhydroxid (NaOH) og natriumsulfit (Na2SO3). Disse to kemikalier arbejder sammen om at fjerne en del af stofferne lignin og hemicellulose – to polymerer der findes i rigelige mængder i cellevæggen – fra træet.
Derefter bliver træet opvarmet og komprimeret. Eftersom lignin og hemicellulose er fjernet, kollapser cellevæggene i træet fuldstændigt, og de tilbageværende cellulosefibre – en tredje vigtig polymer i træ – komprimeres tæt til nanofibre. “Delvis fjernelse af lignin muliggør høj komprimering med en 80 % volumenreduktion,” siger Dai Jiaqi, der er en af forskerne i Hus team. “De naturlige porer inde i træet bliver lukket, hvilket resulterer i en større tæthed med mere brintbinding og dermed større mekanisk styrke,” siger Jiaqi.
Slutproduktet er et stykke træ, der kan prale af en højere trækstyrke end de fleste metaller, men som er langt lettere. Fem lag af materialet kan endda standse en kugle næsten lige så godt som kevlar, hvilket potentielt baner vejen for billig og let kropsbeskyttelse.
Men supertræets fordele stopper ikke der. I sidste måned publicerede Hus team en ny undersøgelse – denne gang i Science – som viste, hvordan den samme proces med at fjerne lignin også kan gøre træ superreflekterende, så det tilbagekaster næsten 100 % af det synlige lys og kun absorberer en lille smule nær-infrarød stråling.
Det resulterer i et materiale, der er koldere end den omgivende temperatur, selv når det placeres i direkte sollys. Hvis man bruger det i bygninger, har teamet regnet ud, at supertræet kunne stå for energibesparelser på mellem 20 % og 60 % med den største besparelse i varme og tørre klimaer, hvor omkostningerne ved airconditioning ofte er højest.
Siden den første offentliggørelse i Nature er Hu og hans team blevet oversvømmet af opkald med spørgsmål om den nye teknologi. Opmærksomheden førte i sidste ende til stiftelsen af InventWood, der er et firma, som fokuserer på at bringe disse teknologier fra laboratoriet ud i den virkelige verden – et mål, som firmaets direktør, Josh Cable, siger, de håber at realisere inden for de næste 9-12 måneder. Virksomheden har allerede modtaget støtte fra det amerikanske energiministerium, herunder en ARPA-E-bevilling til at finansiere yderligere forskning i måder, hvorpå man kan integrere supertræet i køretøjer som en erstatning for kulfiber og stål. Cable fortæller, at den interesse, de har oplevet, hovedsagligt kommer fra “store virksomheder i bil- og luftfartsindustrien, byggebranchen og industrielle sektorer”, og at “der foregår forhandlinger med store, multinationale virksomheder inden for disse markedssegmenter.”
Den fremtidige omkostningsstruktur for supertræet kommer an på størrelse, form og den nødvendige behandling i henhold til Cable, men firmaets ultimative mål er at gøre produktet konkurrencedygtigt over for eksisterende teknologier. Hvis de kan opnå dette, bliver det mest avancerede materiale i din næste bil eller dit hus måske ikke kulfiber eller titanium, men godt gammeldags træ.
