2025年4月2日水曜日

【合金より強い木】「自ら密度を高める」超高強度木材が誕生。木材から部分的にリグニン(結合剤のような成分)を取り除きます。 その後、セルロース繊維と残りのリグニンを特殊な溶剤(LiCl/DMAc)に浸します。 それらを10時間自然乾燥させると、繊維同士が自ら引き寄せ合い、高密度に再配置されます。 つまり、木材内部の繊維が自発的に動き、自然に密に並び直すことで外部圧縮を使わずに強度が増すという仕組みになっています。

https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/174272


https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/174272

自ら密度を増す超高強度の木材を開発

合金より強い木】「自ら密度を高める」超高強度木材が誕生!

私たちの身の回りにある木材は、家具や家屋に使われる自然素材として、温かみがあり加工しやすく、環境にも優しいというメリットがあります。 しかしその一方で、強度や耐久性の面では金属やプラスチックに劣るという欠点があります。 ところが、中国の南京大学(Nanjing University)の研究チームがこの常識をくつがえす画期的な木材を開発しました。この新しい木材は、なんとアルミニウム合金や鋼鉄よりも強くて軽いというのです。研究の詳細は、2025年3月12」日付の学術誌 Journal of Bioresources and Bioproducts』に掲載されました。 Self-densified super-strong wood: a sustainable alternative to traditional structural materialshttps://www.eurekalert.org/news-releases/1077842“Self-densified” wood could give metal a run for its money 大倉康弘 Yasuhiro Okur 得意なジャンルはテクノロジー系。機械構造・生物構造・社会構造など構造を把握するのが好き。科学的で不思議なおもちゃにも目がない。趣味は読書で、読み始めたら朝になってるタイプ。  Nazology Editoyoutubeチャンネルナゾロジー

木材は古来より建築や家具、道具などに幅広く用いられてきました。

その理由は、軽量で加工しやすく、再生可能な自然素材として扱いやすいからです。

しかし強度や耐久性の面では、鉄やアルミニウムなどの金属、あるいはカーボンファイバーやガラス繊維のような人工素材に比べて劣っていました。

近年、軽量かつ高強度な構造材が求められる中で、木材を強化する技術の研究が進んできました。

中でも代表的なのが圧密化という方法であり、木材に薬品処理を施したのち高温高圧で繊維に対して垂直な方向に圧縮することで強度を高めます。

これにより作られた「圧縮木材」は、天然の木材よりはるかに硬くて強くなります。

しかしながら、この圧縮木材にはいくつかの課題がありました。

たとえば加工には大量のエネルギーが必要となるため、コストが高くなります。

また、一方向にしか強くならないため他の方向からの力には弱い場合があり、さらに圧縮後に寸法が安定しないという問題もありました。

画像
木材が自ら密度を増す手法を開発 / Credit:Dafang Huang(Nanjing University)et al., Journal of Bioresources and Bioproducts(2025)

これらの課題を解決するために、研究チームが開発したのが熱や圧力を使わずに木材を密化させる「self-densification(本記事では自己密化と呼ぶ)」という手法です。

この方法では、まず木材から部分的にリグニン(結合剤のような成分)を取り除きます。

その後、セルロース繊維と残りのリグニンを特殊な溶剤(LiCl/DMAc)に浸します。

それらを10時間自然乾燥させると、繊維同士が自ら引き寄せ合い、高密度に再配置されます。

つまり、木材内部の繊維が自発的に動き、自然に密に並び直すことで外部圧縮を使わずに強度が増すという仕組みになっています。

では、この新しい材料は、どれほどの強度を持っているのでしょうか。

0 コメント:

コメントを投稿