Superpuu on yhtä vahvaa kuin teräs ja titaani

Superpuun valmistusprosessi. Pylväskuvio näyttää, kuinka superpuun vahvuus vertautuu muihin materiaaleihin. Kuviossa TRIPLEX tarkoittaa Triplex-turvalasia, jota käytetään esimerkiksi lentokoneiden tuulilasien materiaalina, Al ALLOY 2000 tarkoittaa alumiini-litium-metalliseosta, jota hyvin kevyenä materiaalina käytetään muun muassa lentokoneissa, HSSS tarkoittaa tavallista terästä vahvempaa, kevyempää ja paremmin muotoiltavaa High Specific Strength Steel -terästä, Ti6AL4V tarkoittaa vahvaa ja kevyttä titaaniseosta, jota käytetään esimerkiksi proteeseissa ja Natural Wood tarkoittaa luonnonpuuta. Densified wood tarkoittaa tutkijoiden kehittämää superpuuta, ja pylväiden korkeus kertoo eri materiaalien vahvuudesta.

Yhteystiedot

  • Tutkija Liangbing Hu, Department of Materials Science and Engineering, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, USA

Yhdysvaltalaisen Marylandin yliopiston johtama tutkimusryhmä on kehittänyt prosessin, jolla useis-ta eri puulajeista voidaan valmistaa jopa luodinkestävää materiaalia. Nature-lehdessä julkaistussa tutkimusraportissa kerrotaan, että prosessissa syntyneet puulevyt vastaavat lujuudeltaan terästä sekä joitain titaaniseoksia.

Puulevyjen valmistusprosessi on kaksivaiheinen. Se alkaa samalla tavalla kuin sellunvalmistus.

Puuta keitetään ensin soodaliuoksessa, mikä poistaa ligniinin ja hemiselluloosan. Tämä vahvistaa puun soluseinämiä. Liuotusprosessi jättää puuselluloosan enimmäkseen koskemattomaksi.

Toisessa vaiheessa käsiteltyä puuta puristetaan, kunnes sen soluseinämät hajoavat. Puristetta pidetään sen jälkeen miedosti lämpimänä, mikä lisää uusien kemiallisten sidosten syntyä, mutta säilyttää samalla puun lujuuden kannalta tärkeät polymeerit. Puristuksen ja kuumennuksen seu-rauksena puumateriaali vahvistuu huomattavasti.

Käsittelyiden jälkeen puuaines on kolme kertaa käsittelemätöntä tiheämpi. Tutkija Liangbing Hu Marylandin yliopistosta sanoo, että käsittelytapa tekee puusta 12 kertaa vahvempaa ja kymmenen kertaa kovempaa kuin luonnonpuu.

Puu voidaan Liangbing Hun mukaan saada puristuslujuudeltaan 50-kertaiseksi ja jäykkyydeltään lähes 20-kertaiseksi.

Materiaalia voidaan muotoilla vapaasti ja sen luvataan kestävän kosteutta. Tähän mennessä materiaalia on onnistuttu valmistamaan vasta kirjan kokoinen levy.
Puumateriaalista voitaisiin tutkijoiden mukaan valmistaa esimerkiksi luodinkestäviä panssarilevyjä. Vaneria muistuttava puulevy ei suojaa luodeilta aivan yhtä hyvin kuin luotiliiveissä käytetty Kevlar, mutta sen hinta on vain viisi prosenttia Kevlarin hinnasta.

Puumateriaalia on suunniteltu käytettäväksi myös rakennuksissa ja ajoneuvoissa, ja sen käyttömahdollisuuksia tutkitaan jatkuvasti. Esimerkiksi Tukholman teknisessä korkeakoulussa (KTH) Lars Berglundin tutkimusryhmä on kehittänyt puisia ikkunaruutuja.

Palaute