این گزارش به معرفی چوب فوقمقاوم میپردازد؛ مادهای نوین که با تغییر ساختار درونی چوب طبیعی، استحکامی همتراز با فولاد و وزنی بسیار کمتر دارد.
این فناوری با مصرف انرژی پایین، کاهش چشمگیر انتشار کربن و قابلیت تولید از منابع تجدیدپذیر، چشمانداز تازهای برای آینده صنعت، ساختوساز و توسعه پایدار ترسیم میکند.
نویسنده: آرزقی امیری
تاریخ انتشار: ۲۳ دسامبر ۲۰۲۵
منبع: پایگاه خبری علمی دیلی گلکسی
دانشمندان موفق شدهاند با تغییر ساختار درونی چوب طبیعی، مادهای نوین تولید کنند که از نظر استحکام با فولاد رقابت میکند، وزن بسیار کمتری دارد و در عین حال سازگارتر با محیط زیست است. این دستاورد علمی میتواند صنایع گوناگونی از ساختوساز تا حملونقل و حتی حوزههای ایمنی و دفاعی را دگرگون کند.
پژوهشگران دانشگاه مریلند با استفاده از فرایندی نسبتاً ساده، چوب معمولی را به مادهای تبدیل کردهاند که «چوب فوقمقاوم» نام گرفته است. این ماده جدید نهتنها عملکردی بسیار فراتر از چوب خام دارد، بلکه در بسیاری از شاخصهای مکانیکی به آلومینیوم و فولاد نزدیک میشود، بدون آنکه هزینههای سنگین زیستمحیطی این فلزات را به همراه داشته باشد.
دگرگونی سلولی برای افزایش استحکام
فرایند تولید چوب فوقمقاوم شامل دو مرحله اصلی است. در مرحله نخست، چوب خام در محلولی خاص جوشانده میشود تا بخشی از ترکیبات طبیعی آن که مانع انعطافپذیری و استحکام بالا هستند، کاهش یابد. این کار موجب نرمشدن ساختار درونی چوب میشود. در مرحله دوم، چوب تحت فشار و حرارت فشرده میگردد تا ساختار سلولی آن به شکلی متراکم و همراستا درآید.
نتیجه این فرایند، مادهای بسیار متراکم با آرایش منظم الیاف درونی است. آزمایشها نشان میدهد که مقاومت فشاری این چوب به بیش از صد و شصت مگاپاسکال و مقاومت خمشی آن به بیش از سیصد و سی مگاپاسکال میرسد. در برخی گونهها، استحکام کششی تا پنج برابر افزایش یافته است. برای نمونه، مقاومت کششی چوب بلوط از حدود صد و پانزده مگاپاسکال در حالت طبیعی، به بیش از پانصد و هشتاد مگاپاسکال پس از فرایند تبدیل رسیده است.
رفتاری شبیه مواد مهندسیشده
این دگرگونی ساختاری، الیاف بسیار ریز سلولزی را درون چوب همراستا میکند و پیوندهای درونی قویتری میان آنها بهوجود میآورد. چنین آرایشی باعث میشود چوب فوقمقاوم، رفتاری شبیه مواد ترکیبی مهندسیشده داشته باشد و در برابر تغییر شکل، ضربه و فشار، پایداری بالایی از خود نشان دهد. حتی تحت تنشهای شدید، این ماده توان جذب و پخش انرژی را حفظ میکند.
پایداری در برابر رطوبت، گرما و آتش
یکی از ضعفهای همیشگی چوبهای معمولی، حساسیت آنها به رطوبت است. آزمایشهای انجامشده نشان میدهد که چوب فوقمقاوم حتی در شرایط رطوبت بسیار بالا، تغییر ابعاد اندکی دارد و بخش عمدهای از خواص مکانیکی خود را حفظ میکند. این ویژگی، آن را برای استفاده در محیطهای مرطوب یا متغیر اقلیمی مناسب میسازد.
از نظر رفتار حرارتی و ایمنی در برابر آتش نیز عملکرد این ماده ارتقای چشمگیری داشته است. نمونههای تجاری تولیدشده، بالاترین رده مقاومت در برابر شعله را کسب کردهاند و میتوانند الزامات سختگیرانه مقررات ساختمانی را برآورده کنند.
تولید پایدار و کمکربن
برخلاف فولاد و بسیاری از مواد صنعتی رایج، تولید چوب فوقمقاوم نیازمند کورههای بسیار داغ و مصرف انرژی سنگین نیست. کل فرایند در دماهای نسبتاً پایین انجام میشود و بر پایه منابع تجدیدپذیر است. برآوردهای چرخه عمر نشان میدهد که میزان انتشار کربن در این روش تا حدود نود درصد کمتر از تولید فولاد است.
این فناوری امکان استفاده از گونههای سریعالرشد و بومی را فراهم میکند؛ موضوعی که وابستگی به معادن، واردات و نوسانات بازارهای جهانی را کاهش میدهد و تابآوری زنجیره تأمین را افزایش میدهد.
از آزمایشگاه تا بازار
شرکتی نوپا که از دل این پژوهش دانشگاهی شکل گرفته است، تولید آزمایشی چوب فوقمقاوم را آغاز کرده و همکاریهایی با بخشهای ساختوساز، حملونقل و صنایع ایمنی در دست اجرا دارد. کاربردهای بالقوه این ماده شامل نماهای سبک ساختمانی، پنلهای وسایل نقلیه، سازههای پیشساخته و اجزای مقاوم محافظتی است.
ترکیب وزن کم، استحکام بالا و ردپای زیستمحیطی پایین، چوب فوقمقاوم را به گزینهای جذاب برای آینده ساختوساز و طراحی صنعتی تبدیل کرده است؛ آیندهای که در آن، مواد طبیعی مهندسیشده میتوانند جایگزین فلزات سنگین و آلاینده شوند.