鋼鉄よりも強い，その名はスーパーウッド
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飛んでいる弾丸を撥ね返すと聞けば、どこのスーパーマンかと思うのですが、実は木材の話です。
サイエンティフィック・アメリカン誌から紹介します。
「オークやメイプルなどの木材のいくつかの品種は、その強さで有名です。しかし、科学者たちは、シンプルで安価な新しいプロセスが、あらゆるタイプの木材を鉄鋼よりも強力な材料、さらにはいくつかのハイテクチタン合金に変えることができると主張しています。建造物や車両の新素材となるだけでなく、この物質は弾丸に耐性のある装甲板を作るために使用することさえできるというのです。
木材は豊富で比較的低コストです。また、家具から家屋や大きな構造物まで何千年も使用されてきましたが、未処理の木材は建設に使用される金属ほどまれではありません。研究者たちは、特に、それを圧縮して「緻密化」することによって、その強度を強化しようとしてきた、とCollege Parkのメリーランド大学の材料科学者、Liangbing Huは述べています。しかし、高密度化した木材は、特に湿った状態では、元のサイズと形状に向かって弱まり、元に戻る傾向があります。
今、Hu氏と彼の同僚たちは、彼らが2月7日のNature誌で木材を緻密化するためのより良い方法を考案したと述べています。それらの単純な2段階プロセスは、水酸化ナトリウム（NaOH）と亜硫酸ナトリウム（Na2SO3）の溶液中で木材を沸騰させることから始まります。これは、紙の製造に使用される木材パルプを作る最初のステップと同様の化学処理です。これはリグニンとヘミセルロース（植物の細胞壁を補強する天然ポリマー）を部分的に除去しますが、主に木材のセルロース（別の天然ポリマー）をそのまま残しています。
第2のステップは、第1の方法と同じくらい簡単です。処理された木材をその細胞壁が崩壊するまで圧縮し、次にその圧縮を静かに加熱しながら維持します。圧力と熱は、セルロースの隣接するナノファイバー内の多数の水素原子と隣接する原子との間の化学結合の形成を促進し、材料を大幅に強化します。
結果は印象的です。同チームの圧縮木材は、未処理の物質の3倍の密度であるとHuは述べています。剥離する抵抗は10倍以上に増加しています。また、圧縮に対して約50倍、堅く約20倍になります。高密度化された木材も実質的により硬く、耐引掻き性が高く、耐衝撃性に優れています。それはほぼあらゆる形状に成形することができます。おそらく最も重要なのは、高密度化された木材も防湿性であることです。実験室での試験では、5日以上過酷な湿度にさらされた圧縮サンプルの膨張率は10％以下で、その後の試験ではシンプルな塗装により膨張は完全に押さえられました。
緻密な木材の5層のサンドイッチ状の合板は、材料に打ち込まれた模擬弾を停止させました。その結果、Hu氏と彼の同僚は、低コストの防護服につなげることができると示唆しました。この材料は同じ厚さのケブラーシートほど有効ではありませんが、費用はその５％です。
チームの成果は、「軽量材料の新しいクラスへの扉を開くように思われる」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校の材料化学者であるPing Liu氏は、Natureの研究とはべつに述べている。自動車メーカーは、通常の鋼から高強度の鋼、アルミニウム合金、または炭素繊維複合材に切り替えることで重量を節約しようとしばしばしてきましたが、これらの材料はコストがかかり、消費者が燃料節約の利益をてにすることはほとんどありませんでした。高密度化された木材は、炭素繊維複合材よりも別の利点があります。高価な接着剤を必要とせず、不可能ではないにしても部品をリサイクルすることができるためです。（以下略）」
木材を原料としたこの新素材は可塑性の点でも優れているようです。これならば、確かに木製の高層ビルも建設できるのかもしれません。
（ここだけの話ですが、今回のエントリーは合法的に「すっぱまん」の画像を使用したかったためのものです。アマゾンの登録が一苦労でした（笑））
