Nytt träslag är starkare än stål och billigare än Kevlar

Det nya ”superträet” kan få stor betydelse inom konstruktion, kroppsskydd och fordonstillverkning.
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

I en modern värld fylld av högteknologiska material som aerogel, kolfiber och legeringar är det lätt att man missar någonting så alldagligt som trä. Det anspråkslösa virket har dock en rad fördelar att erbjuda: framför allt kan det odlas, vilket gör att det är både hållbart och billigt. Dessutom är det välbekant, lätt att arbeta med, snyggt och biologiskt nedbrytbart. Av alla dessa skäl söker forskarna efter sätt att göra trä ännu bättre genom toppmodern nanoteknik.

I en artikel i Nature förra året presenterade forskare vid University of Maryland under ledning av Liangbing Hu en enkel process som tredubblar densiteten hos vilket träslag som helst, så att det blir 11,5 gånger så starkt. För att tillverka det här massiva ”superträet” började forskarna med att blötlägga det i ett bad av natriumhydroxid (NaOH) och natriumsulfit (Na2SO3). Dessa två kemikalier verkar tillsammans för att få bort en del av ligninet och hemicellulosan – två polymerer som det finns gott om i cellväggen – ur träet.

Träet värms sedan upp och pressas samman. Utan lignin och hemicellulosa kollapsar träets cellväggar helt och hållet och de kvarvarande cellulosafibrerna – en tredje viktig polymer i trä – pressas tätt samman till nanofibrer. ”Genom att delvis avlägsna ligninet möjliggörs hög kompression med 80 % volymminskning”, säger Dai Jiaqi, som är en av forskarna i Liangbings team. ”De naturliga porerna i träet sluts, vilket ger högre densitet och större vätebindning och därmed högre mekanisk styrka”, säger Dai.

Den slutliga produkten är ett stycke virke som har större draghållfasthet än de flesta metaller, men som är betydligt lättare. Fem lager av materialet skulle kunna stoppa en kula nästan lika bra som kevlar, och skulle därför kunna bli en billig, lättviktig kroppsrustning.

Men fördelarna med superträet slutar inte där. Förra månaden publicerade Liangbings team en ny undersökning, den här gången i Science, som visade hur samma process med att avlägsna lignin också kan göra trä superreflexivt. Nästan hundra procent av synligt ljus studsar tillbaka, och bara en liten gnutta nära infraröd strålning absorberas.

Resultatet blir ett material som är svalare än den omgivande temperaturen, till och med när det placeras i direkt solljus. Använt i en byggnad beräknar teamet att superträet skulle kunna ge energibesparingar på mellan 20 % och 60 %. Allra mest skulle man kunna tjäna i varma och torra klimat där luftkonditionering ofta är en stor kostnad.

Sedan den första artikeln publicerades i Nature har Liangbing och hans team formligen översvämmats av samtal med frågor om den nya tekniken. Uppmärksamheten ledde till grundandet av InventWood, ett företag som fokuserar på att föra ut de här teknikerna från laboratoriet till den verkliga världen. Det målet hoppas man enligt företagets CEO Josh Cable kunna uppnå inom de närmaste 9–12 månaderna. Företaget har redan fått stöd från US Department of Energy, till exempel i form av ett ARPA-E-stipendium för att finansiera ytterligare forskning om hur superträet kan användas som ersättning för kolfiber och stål i fordonstillverkning. Cable berättar att intresset kommer främst från ”större företag inom bilindustrin, luftfartsindustrin, bygg- och anläggning och/eller tillverkningsindustrin” och att ”diskussioner pågår just nu med stora, multinationella företag inom dessa marknadssegment”.

Vilken kostnadsstruktur som kommer att gälla för superträet i framtiden beror enligt Cable på storlek, form och nödvändig bearbetning, men företagets slutliga mål är att göra produkten konkurrenskraftig jämfört med befintlig teknik. Om de lyckas uppnå det är det kanske inte kolfiber eller titan som kommer att vara det mest högteknologiska materialet i din nästa bil eller ditt nästa hus, utan helt enkelt gammalt hederligt trä.