Sáu năm sau khi các kỹ sư tại Đại học Maryland (UMD) khám phá ra cách làm cho gỗ mạnh hơn 12 lần và bền hơn 10 lần so với gỗ tự nhiên, công ty con của UMD là Inventwood LLC vừa chính thức ra mắt thương mại "Superwood", theo báo cáo của CNN. Công ty hy vọng sản phẩm của họ một ngày nào đó sẽ cạnh tranh với thép hoặc thậm chí là hợp kim titan.

"Gỗ tự nhiên là vật liệu chi phí thấp và dồi dào, đã được sử dụng hàng thiên niên kỷ như một vật liệu kết cấu cho xây dựng và sản xuất đồ nội thất," các nhà nghiên cứu viết trong một nghiên cứu trên tạp chí Nature vào năm 2018. Nhóm nghiên cứu đã tìm ra "một chiến lược đơn giản và hiệu quả để biến đổi gỗ tự nhiên thành một vật liệu kết cấu hiệu suất cao với độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống đạn tăng hơn mười lần và có tính ổn định kích thước cao hơn."

Giống carbon fiber nhưng rẻ hơn

Vật liệu này mạnh như thép nhưng nhẹ hơn sáu lần và cần nhiều năng lượng gấp 10 lần để gãy vỡ so với gỗ tự nhiên. Liangbing Hu, tác giả chính của nghiên cứu và đồng sáng lập Inventwood, cho biết nó có thể so sánh với carbon fiber nhưng rẻ hơn.

Quá trình xử lý bao gồm việc loại bỏ lignin của gỗ (chất làm cho gỗ cứng và có màu nâu) và nén gỗ dưới nhiệt độ khoảng 66 độ C. Điều này làm cho các sợi cellulose được đóng gói cực kỳ chặt chẽ, ép lại bất kỳ khuyết tật nào như lỗ hoặc nút gỗ, và làm cho gỗ mỏng hơn năm lần. Cuối cùng, nó được phủ một lớp sơn.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình nén ép các sợi gỗ lại với nhau đến mức chúng có thể tạo thành các liên kết hydro mạnh. Theo tuyên bố của Đại học Maryland, nó giống như một đám đông người không thể di chuyển và cũng đang nắm tay nhau.

Vật liệu này bền đến mức khi nhóm nghiên cứu bắn một viên đạn vào nó, gỗ đã xử lý đã chặn nó ở giữa chừng.

"Gỗ mềm như thông hoặc balsa, phát triển nhanh và thân thiện với môi trường hơn, có thể thay thế các loại gỗ phát triển chậm hơn nhưng dày đặc hơn như gỗ tếch, trong đồ nội thất hoặc tòa nhà," Hu, hiện là nhà khoa học vật liệu tại Đại học Yale, nói trong tuyên bố.

Nhưng tham vọng của họ còn xa hơn thế. "Loại gỗ này có thể được sử dụng trong ô tô, máy bay, tòa nhà—bất kỳ ứng dụng nào mà thép được sử dụng," ông thêm.

Ít thâm phát thải carbon hơn thép

Cơ sở sản xuất thương mại đầu tiên của InventWood nằm ở Frederick, Maryland. Theo CNN, công ty có kế hoạch nhắm mục tiêu các lắp đặt bên ngoài như sàn gỗ ngoài trời trước khi giải quyết các ứng dụng bên trong như sàn nhà và đồ nội thất.

Mặc dù hiện tại quy trình sản xuất Superwood thâm dụng carbon hơn và tốn kém hơn gỗ thông thường, nhưng dấu chân carbon của nó thấp hơn 90% so với sản xuất thép, công ty tuyên bố.

Tuy nhiên, Philip Oldfield, một kiến trúc sư tại Đại học New South Wales của Úc, người không liên quan đến InventWood, nhìn thấy một thách thức khác phía trước cho công ty.

"Rào cản đối với nhiều tòa nhà gỗ hơn không thực sự là nhu cầu về độ bền cao hơn," ông nói với CNN. Trở ngại thực sự là "ngành xây dựng e ngại rủi ro và chậm thay đổi."

Để thấy sự gia tăng trong việc sử dụng gỗ trong xây dựng, cần có các dự án thí điểm, giáo dục tốt hơn và khung pháp lý được cải thiện, ông thêm.

"Nhưng các sản phẩm gỗ mạnh hơn như Superwood này có thể cho phép các kiến trúc sư tạo ra những nhịp lớn hơn và hoàn thiện bền hơn với gỗ, điều này chắc chắn sẽ có lợi và có thể thúc đẩy việc sử dụng gỗ nhiều hơn," ông kết luận.