Liungbang Hu (l) en Teng Li met hun supersterke taaie hout (afb: univ. van Maryland)
Even voor zijn mallemoers kont weggeredeneerd zou deze ontwikkeling de wereld wel eens goed van pas kunnen komen, want de productie van staal vreet heel wat energie. Hout groeit zonder ons. Onderzoekers van de universiteit van Maryland (VS) hebben een manier gevonden om hout tien keer sterker te maken en bovendien nog taaier ook. Daarmee wordt hout sterker dan vele titaanlegeringen, aldus de onderzoekers.“Door deze behandeling wordt hout twaalf keer sterker en tien keer taaier dan normaal”, zegt Liangbing Hu. “Daarmee wordt hout een concurrent van staal en misschien wel van titaanlegeringen.” “Het hout wordt sterk en taai en die combinatie vindt je niet zo gauw in de natuur”, zegt Teng Li, die de mechanische metingen voor zijn rekening heeft genomen.
“Dit materiaal is net zo sterk als staal, maar zes keer lichter. Het kan gebogen en gevormd worden bij het begin van het procedé. Het is vergelijkbaar met koolstofvezel, maar veel goedkoper.” Kogels, die dwars door onbehandeld hout gingen, werden ’tot staan gebracht’ door het behandelde materiaal. Hu: “Zacht hout zoals balsa of vuren groeit snel en is milieuvriendelijker voor toepassing in meubels en gebouwen dan de hardhoutsoorten als djati.”
De onderzoekers denken dat ze met het behandelde hout goud in handen hebben. “Dat kan dienen voor lichtgewichtconstructies met een breed scala aan toepassingen waar hoge sterkte, taaiheid en slagsterkte worden vereist”, zegt Huajian Gao van de Brown-universiteit, die niets met het onderzoek te maken zou hebben. “Dit is vooral zo opwindend doordat de methode geschikt is voor diverse houtsoorten en makkelijk toe te passen.” Hu denkt dat het behandelde hout is te gebruiken in auto’s vliegtuigen en gebouwen waar nu staal gebruikt wordt.”
Verdichting
Verdichting van hout is de clou. Behandeling met stoom, warmte, ammonia of koudwalsen gevolgd door verdichting zijn bestaande processen, maar volgens de onderzoekers bereiken die procedé’s niet de maximale dichtheid. Bovendien zou de stabiliteit van die verdichte houtproducten te wensen overlaten, vooral in een vochtige omgeving. Daar komt nog eens bij dat op deze wijzen geproduceerd verdicht hout weer kan uitzetten en (daardoor) verzwakken. Dat wil je natuurlijk niet.
De onderzoekers denken met een eenvoudig tweestapsprocecedé die zwakheden te hebben opgelost. Daarbij verwijderen ze deels het lignine , de ‘lijm’ van het hout, en het hemicellulose via koken in een waterige oplossing van natriumhydoxide en natriumsulfiet. Daarna wordt het hout gewarmwalst. Dat heeft als gevolg dat de celwanden scheuren en je een materiaal krijgt met nagenoeg evenwijdige cellulosevezels.
Volgens Orlando Rojas van de universiteit van Aalto in Finland, ook niet bij het onderzoek betrokken, is vooral het reduceren van de hoeveelheid lignine in het hout een vondst. “Dat geeft het subtiele evenwicht weer tussen waterstofbindingen en de bindende krachten van polyfenolen. Nog opmerkelijker is dat zowel de sterkte als de taaiheid verbeteren. Die eigenschappen zitten elkaar meestal in de weg.”
Doorzichtig papier
De groep van Hu heeft zich gespecialiseerd in houttechnologie. Zo komen transparant papier (ter vervanging van kunststof), fotonisch papier (om het rendement van zonnecellen te verhogen tot 30%), een houten batterij en supercondensator, doorzichtig bouwhout en een ontziltingsinstallatie uit Hu’s lab. De onderzoekers vergeten ook de commercie niet, want die producten worden door Inventwood LLC op de markt gebracht.
Bron: EurekAlert