「超級木頭」——未來鋼材的替代品

2021-01-21 OHMY設計

最近，馬裡蘭大學的科學家發布了他們的新發明——一種能讓木頭變得和鋼一樣堅硬的方法。



經過處理的木頭，被稱為「超級木頭」。它的優勢在於，與同一品種且尺寸相同的天然木塊相比，「超級木頭」要堅固 12 倍，可以和鋼鐵、鈦合金、甚至碳纖維相媲美。除此之外，它的製造成本更低，且在生產過程中不會危害環境，適用於任何品種的木材。



這種新方法說起來很簡單。首先，要去除天然木材中的部分木質素（一種位於植物細胞壁中的有機聚合物），使木質部維持極高的硬度以支起整株植物的重量。



然後，在 150 華氏度（約 65 攝氏度）的溫度中，對木頭進行壓縮，使木材中的納米纖維有序排列並增強其緊密度，實現木材的完全緻密化，從而極大程度地增加納米纖維之間的氫鍵密度。最終，木材的厚度會縮小到原先的五分之一。



實現這一研究成果的，是由馬裡蘭大學材料科學系胡良兵副教授與機械工程系李騰教授組成的團隊。前段時間，《自然》雜誌發表了他們的研究論文。



通過這種方法，可以讓松樹等質地較軟但生長較快的木材，變得更堅固，以替代生長速度較慢但質地堅硬的木材在家具和建築中的使用。



「超級木頭」在未來結構材料領域有著巨大的應用前景，可以在建築、交通、航空航天領域中取代金屬和聚合物，成為未來節能環保型高性能結構材料之星。



圖片 | fastcompany

轉載請在後臺留言，謝謝

-END-

▼


相關焦點

  • 行業 || 超級木頭來了,竟然能替代鋼材??
    都說未來打敗你的不是你的同行,或許是隔壁「老王」! 而我們鋼鐵行業近期就出現了這麼個「挑戰者」、        美國馬裡蘭大學研究人員近日宣布，他們發明了一種簡單有效的方法，能把木材直接處理成為一種超強超韌的高性能結構材料，可與鋼材媲美，在建築、交通、航空航天等領域有巨大應用潛力。
  • 科學家開發出能替代鋼材的超級木頭
    美國馬裡蘭大學研究人員７日宣布，他們發明了一種簡單有效的方法，能把木材直接處理成為一種超強超韌的高性能結構材料，可與鋼材媲美，在建築、交通、航空航天等領域有巨大應用潛力。研究人員在新一期英國《自然》雜誌上發表論文說，方法分為兩步，首先去除木材中部分木質素，然後在１００攝氏度的溫度下進行壓縮。
  • Nature:強度媲美鋼的超級木頭!
    通過簡單的兩步處理方式獲得的超級木頭的各項機械性能，包括拉壓彎強度、韌性、剛度、硬度、抗衝擊性能等， 都超出原生木材10倍以上。其拉伸強度達到587 MPa，可以和鋼材媲美；而比拉伸強度高達451 MPa cm^3/g，超過幾乎所有的金屬和合金材料，甚至包括鈦合金（244MPa cm^3/g）。
  • 美大學研發出比鋼鐵硬的「超級木頭」,可製造汽車、飛機
    【觀察者網綜合報導】木頭比鋼鐵還硬？據美媒25日報導，美國馬裡蘭大學的科學家研發出一種新的超級材料——「超級木頭」（super wood），比鋼鐵更堅硬、輕盈並且便宜。 the diamondback報導截圖 報導稱，馬裡蘭大學的博士胡良斌與李騰一直在尋找使用木頭的新方式，之前曾製造出木頭電池、比玻璃還硬的透明木頭、利用木材燃燒淨水。這一次，他們則成功研製出了「超級木頭」。 胡良斌說：「我們對於強力木頭結構來替換鋼鐵和碳纖維感興趣。」而在分別使用廉價和昂貴木材進行試驗之後，研究團隊發現，其結果非常類似。
  • 華人科學家讓木材強度媲美鋼材:超級緻密,厚度減少八成
    2月8日，頂級學術期刊《自然》（Nature）在線發表了胡良兵及其團隊的最新成果：將天然木材製備成強度可媲美鋼材的超級緻密木材。「我們發明了一種簡單有效的兩步方法來製備超強緻密木材。」胡良兵在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）採訪時表示。
  • 科學家「發明」了一種超級木頭,和鋼一樣堅硬
    之後，在 150 華氏度（約 65 攝氏度）的溫度中，對木頭進行壓縮，實現木材中纖維素納米纖維的有序排列並增強其緊密度，實現木材的完全緻密化，從而極大程度地增加纖維素納米纖維之間的氫鍵密度，使經處理的木頭在斷裂過程中耗散大量能量，最終實現高韌性。經處理過的木頭，厚度最終會縮小到原先的五分之一。
  • 馬裡蘭大學胡良兵教授課題組:超級陽離子木頭
    為解決這一挑戰，近日，馬裡蘭大學的胡良兵教授團隊利用天然木材中高度有序的纖維素納米纖維的特性，通過化學改性在天然木頭中引入陽離子基團，製備出一種具有高緻密結構，高強度，高離子導電性能的超級陽離子木頭膜。
  • 超級木材問世!硬過合金,可擋子彈!未來有望替代鋼材!
    近日，小派了解到，馬裡蘭大學華裔科學家胡良兵領導的研究團隊，發明一種超級木材，比一般木材強度增加12倍。
  • 美國華裔科學家發明「超級木材」 可取代鋼材
    美國華裔科學家發明「超級木材」 可取代鋼材
  • 今日Science:華人學霸強強聯手、超級木頭送熱上天
    2018年，馬裡蘭大學胡良兵和李騰研究組聯合在Nature發表論文，報導他們所加工研製的超級木頭，強度提高10倍，超過鈦合金，也引起轟動。胡良兵更被譽為木頭大王。知社曾對此做系列報導。這兩項研究看起來並不搭界。不過今天，胡良兵和尹曉波強強聯手，用超級木頭把熱送上太空，輻射製冷效果高達10度，而強度媲美鈦合金。
  • 日本「木頭」汽車走紅 未來汽車還能漂浮在水上
    新能源汽車發展方興未艾，日本就已經開始著手探索汽車的下一個階段--「木頭」汽車。說到「木頭」汽車，有不少人可能會啞然失笑，或者腦海中一躍而過中國古代馬車的身影或者20世紀初倫敦街頭木頭車廂的公交車。總之，在21世紀，「木頭」汽車，這種原始而簡陋的工具，似乎與我們這個時代格格不入。但日本製造的「木頭」汽車不是要復古，而是想引領新潮流。(圖片來源：東京車展)這輛汽車被打造成了一輛極具未來感的超級跑車，外觀融合了蘭博基尼和本田頂級超跑Acura NSX的元素。
  • 核潛艇鋼材究竟多難造?全球俄俄羅斯世界第一,我國超級鋼材問世
    核潛艇相比常規的潛艇，動力系統顯然先進很多，在其外部建造的鋼材上面也是有一些差異的。雖然這樣的差異看上去並沒有明顯之處，但是能建造核潛艇的鋼材的國家卻很少，而且核潛艇的鋼材生產是建造核潛艇工作當中的困難部分。目前國際上除了西方那幾個軍事強國，再加上中日，澳大利亞和印度以及韓國這些國家也都實現了潛艇高強度鋼材的自行生產。
  • 木材不如鋼材?豐田將用木漿代替鋼材成為汽車原材料
    各國確立發展電動汽車的大方向確認後，各大汽車廠商把絕大部分研發精力都放在電動汽車上，此外為迎合全球汽車輕量化趨勢，近日日本京都大學聯合汽車零部件供應商開發了一種從木漿中提取的輕質高強度新型材料—纖維素納米纖維，其由木漿製成，重量僅為鋼材重量的五分之一，但其強度卻是鋼材的五倍。
  • 低密度鋼材可比鈦合金更堅韌
    ，這種鋼材比應用在眾多生產領域的傳統鋼材更堅固、更輕且更有彈性。他們發表在《自然》雜誌上的論文描述了整個製備的過程，研究人員希望在不久的將來這種新型鋼材能在某些領域替代傳統鋼材。　　鋼的最大應用領域莫過於製造汽車，近些年來，由於發動機也在尋找更輕的替代品，鋼的需求逐漸在下滑。由於從鐵而來，所以鋼的重量始終是個大問題，人們會增加其他的輕金屬，卻讓它韌性變差或者更加脆弱。
  • 見過透明的木頭嗎?科學家再創黑科技,透明又結實或可替代玻璃
    隨著現代科技的發展，我們生活當中經常能夠見到一些新發明出來的材料，比如說在古代的時候建築往往是木頭或者石頭作為材料，到了現代有了鋼筋混凝土，有了輕便的保溫層，有了可塑性極強的鋼材面板，就連玻璃都發展出了不同的分類。
  • 港大教授發明「超級鋼材」：更堅固、更便宜
    由香港大學機械工程系黃明新教授領導的，與勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）合作「超級鋼材」項目，在其新的超級D&P鋼（採用新的變形和分區方法生產）方面取得了重大突破，大大提高了其斷裂抗性，同時保持了超強大的強度，用於先進的工業應用。
  • 華人科學家發明「超級木材」,比鋼鐵還硬,子彈都 打不穿
    馬裡蘭大學的研究員Liangbing Hu（胡良兵）透露：「這種超級木材的強度是普通木材的10倍以上，並且它比鋼還要堅固，但它的重量卻只有鋼材的六分之一。」除此之外，它的密度十分的高，這使得它能夠抗壓，抗硬，防擦碰，新型的合成技術讓超級木材還能防潮防蛀，使得它的可用性大大提升，研究團隊中的另一個成員Teng Li(李騰)補充道。
  • 超級木材可擋子彈,或掀起世界材料革命
    科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇 近日，美國馬裡蘭大學的研究人員開發了一種新型的「超級木材」，其強度比普通木材高出10倍以上，而價格卻比後者廉價得多。這一創新很可能最終成為鋼鐵甚至鈦合金等其他材料的天然廉價替代品，成為未來材料領域的有力競爭對手。
  • 港大新聞 | 港大與研究夥伴伯克利國家實驗室 研發最強「超級鋼」提升鋼材抗斷裂能力獲得重大突破
    港大與研究夥伴伯克利國家實驗室研發最強「超級鋼」提升鋼材抗斷裂能力獲得重大突破■  香港大學機械工程系黃明欣教授領導的「超級鋼」研發項目，繼三年前在鋼材的延展性取得重大突破後，團隊與美國柏克萊（Lawrence Berkeley National
  • A鋼網,心懷變革,砥礪前行,邁向鋼材電商新未來!
    更為重要的是，我們應當清楚地認識到，隨著網際網路電商發展規劃在當今的鋼材服務行業發展背景下，新商業模式，已從只注重電話銷售，發展成了以網際網路電商為核心。 近幾年鋼材電商網際網路經濟發展，傳統鋼材行業發展面臨的問題越來越多，作為客戶尋找貨源難，作為供貨商資源找不到出路。A鋼網為解決鋼材行業發展難題，深入網際網路發展，抓住了電商時代大趨勢，順勢而為。