一只土拨鼠能刨多少木头的问题可能需要重新评估 —— 今天在《自然》杂志上发表的新研究揭示了一种可以制造强度重量比高于大多数金属的木材的工艺。
更硬，更好，更强
当今可用的许多高性能结构材料至少有一个主要缺点。 像钢铁这样的金属可能很坚固，但它们也很重并且对环境有害。 复合材料和聚合物基材料可以避免这些缺点，但生产起来复杂且昂贵。
尽管我们进行了所有的技术创新，但木材仍然是我们最好的建筑选择之一——它丰富、便宜且轻便。 然而，与其他现代建筑材料相比，它并不特别坚固或耐用。 为了提高木材的机械性能，研究人员开发了各种木材处理方法。
处理木材以提高其机械性能并不是什么新鲜事，该工艺的简单版本可以追溯到 1700 年代早期。 可以用蒸汽、热、氨或一种称为冷轧的工艺处理木材，使其更坚固——但是，单独而言，这些工艺都无法充分发挥木材的潜力。 更不用说木材通常会随着时间的推移而重新膨胀并失去强度。
新方法涉及一个两步过程：木材经过化学处理，然后在超过 200 华氏度（约93.3摄氏度）的温度下热压，以制成“致密化木材”。
当将天然木材在氢氧化钠和亚硫酸钠的混合物中煮沸时，化学物质会分解木材中的木质素。 木质素是存在于许多刚性植物的细胞壁中的聚合物，可保持植物的硬度。 当一些（但至关重要的是并非全部）木质素被分解时，木材很容易被压缩成更坚韧的自身：致密化木材。
足够坚韧吗？
研究人员说，这种“另一个自我”木材比天然木材坚固 11 倍以上，尽管它不再漂浮在水中。 尽管如此，压实的木材仅比普通木材密集约三倍——比当今使用的大多数建筑材料轻得多。
在实际应用方面，该研究的主要重点是致密化木材在建筑中的潜在用途。 当涉及到复杂的工程项目时，天然木材在强度方面根本无法与金属合金和塑料竞争。 然而，致密化木材可能代表强度和重量之间的良好折衷方案。
该研究还引用了他们创造的另一个用途：“低成本的装甲和弹道能量吸收”。 在对致密化木材的层压版本的弹道测试中，他们发现它吸收的能量是天然木材的十倍。
但致密化木材还不是完美的材料…… 目前。 从天然植物材料中去除木质素的一个担忧是细菌和真菌。 在活植物中，木质素的刚性有助于抵御这些攻击。 致密化木材结构是否更容易受到细菌和真菌问题的影响还有待观察。
然而，它提醒我们，大自然在稍微帮助下仍然是所有工程师中最伟大的工程师。
