Công ty Mỹ InventWood vừa phát triển một loại gỗ mới có tỷ số độ bền so với trọng lượng cao gấp 10 lần thép, đồng thời trọng lượng chỉ bằng khoảng 1/6 so với kim loại này.
Sản phẩm thương mại mang tên Superwood do InventWood sản xuất, được đồng sáng lập bởi nhà khoa học vật liệu kiêm giáo sư Đại học Yale Liangbing Hu. Quy trình chế tạo gồm hóa cứng gỗ thông qua biến đổi cấu trúc cơ bản của cellulose và ép chặt để ngăn biến dạng. Alex Lau, Giám đốc điều hành InventWood, cho biết công ty đã thử nghiệm phương pháp này với 19 loại gỗ khác nhau và cả tre, và tất cả đều đạt hiệu quả tương tự.
Superwood có độ bền gấp 20 lần gỗ thông thường và khả năng chịu va đập cao gấp 10 lần. Cấu trúc xốp tự nhiên của gỗ bị phá vỡ và làm cứng, giúp vật liệu chống nấm mốc, côn trùng và đạt kết quả cao trong các thử nghiệm chống cháy tiêu chuẩn.
Ý tưởng về việc tái cấu trúc gỗ của Hu bắt đầu từ hơn một thập kỷ trước tại Trung tâm Đổi mới Vật liệu, Đại học Maryland, nhằm gia cố cellulose – thành phần chính của sợi thực vật và polymer sinh học phong phú nhất hành tinh – để tạo ra gỗ bền hơn. Bước đột phá đến vào năm 2017, khi Hu lần đầu biến gỗ thông thường thành vật liệu xây dựng vượt trội nhờ xử lý hóa học, gia cố các sợi cellulose tự nhiên.
Quy trình sản xuất Superwood bao gồm đun sôi gỗ trong dung dịch nước và hóa chất chọn lọc, sau đó ép nóng để phá vỡ cấu trúc tế bào, làm gỗ đặc và bền hơn đáng kể. Quá trình này kéo dài khoảng một tuần, cuối cùng tạo ra vật liệu có tỷ số độ bền so với trọng lượng vượt trội so với hầu hết kim loại và hợp kim, theo nghiên cứu đăng trên Nature.
Sau nhiều năm nghiên cứu và hoàn thiện quy trình với hơn 140 bằng sáng chế, Superwood đã được đưa ra thị trường. Vật liệu này hứa hẹn giúp xây dựng các công trình nhẹ hơn khoảng 4 lần, chịu động đất tốt hơn, thuận tiện trong việc dựng móng, và rút ngắn thời gian thi công.
InventWood hiện sản xuất Superwood tại nhà máy ở Frederick, Maryland, và sẽ cần thời gian để mở rộng quy mô. Ban đầu, công ty tập trung vào các ứng dụng ngoại thất như sàn và ốp, sau đó sẽ mở rộng sang nội thất, bao gồm ốp tường, sàn và đồ dùng gia đình. Lau cho biết Superwood còn có thể thay thế các phụ kiện kim loại dễ bị võng hoặc hư hỏng như ốc vít, đinh và khớp nối.
Lau kỳ vọng rằng trong tương lai có thể xây dựng một tòa nhà hoàn toàn từ Superwood, mặc dù điều này cần thêm thử nghiệm. Mặc dù giá Superwood cao hơn gỗ thông thường, lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất chỉ bằng 10% so với sản xuất thép, mang lại lợi ích môi trường đáng kể.