О полимерах и дереве

bigdrum — 10.11.2025

https://youtu.be/KdVaygDP-vo

Тема значительно более интересная, чем кажется на первый взгляд. И если посмотреть в недавнее прошлое, стант понятно, почему.

В 1930-х годах в СССР встал вопрос о создании авиационных материалов, альтернативных алюминию, и более прочных, чем древесина. Именно тогда начали пропитывать бакелитом древесный шпон. В 1940 году в СССР уже вовсю строились самолеты их бакелитовой фанеры (дельта-древесины). По сути своей, пропитанная бакелитом древесина была прообразом современных композитных материалов, и фактически - первым композитным материалом. Создатель дельта-древесины Яков Давидович Аврасин специализировался именно в композитных материалах, и долгое время после войны разрабатывал стеклопластики.

Таким образо, если в стеклопластиках одним из элементов является искусственное стекловолокно (в углепластиках соответственно - углеволокно), то в дельта-древесине эту роль играют волокна дерева.

Недостаток дельта-древесины - высокая плотность, связанная с тем, что связующее заполняет поры дерева. И если сухая древесина в естественном виде до=вольно легкая, то дельта-древесина по весу аналогична практически весу равного объема бакелита.

К чему я это говорю?

Не во всех сферах жизни подходит очень прочная и долговечная, но плотная композитная масса. Для преодоления проблем плотности материалов в авиации делают сотовые панели, в английском самолете Москито использовали бальсу, также сегодня делают вспененные пластики, как жесткие, так и мягкие (пенопласты и поролоны).

Вопрос. Можно ли сделать древесину более прочной, сохранив ее легкость?

Древесина имеет два основных несущих элемента - целлюлозу и лигнин. Именно лигнин соединяет микрочастицы целлюлозы в волокна дерева, являясь частью клеточной стенки. И он не пропитывает весь объем древесины - он просто склеивает целлюлозу в единое целое.

Если мы задумаемся о продолжении темы биополимеров, то есть полимеров с биологическими компонентами, каковым (первым в истории) полимером можно считать дельта-древесину, то воображение рисует нам следующую картину.

С помощью каких-то технологий мы увеличиваем количество лигнина в массе древесины, но не заполняем им весь объем, сохраняя мелкопористую структуру, и следовательно - низкую плотность дерева.

Мне сложно предложить что-то более содержательное, однако сама идея о том, что в 21 веке мы можем придумать нечто, что не заполняя древесину целиком, тем не менее обволакивает и скрепляет ее волокна между собой, мне кажется не лишенной смысла. Подобно дельта-древесине, такое дерево (назовем его например гамма-древесина) могло бы быть более долговечным, более прочным, стойким к намоканию, растрескиванию и и расщеплению, тем напоминая пластики.

Теоретически я представляю себе нечто вроде следующего процесса:

1. Пропарка древесной массы, удаление из нее всего неинтересного.
2. Сушка древесной массы вакуумированием, чтобы осталась только древесина (лигнин плюс целлюлоза) в вакуумной среде, при пустых внутренних порах.
3. Заполнение вакуумированного объема, а значит и древесины, мономером (например, этиленом).
4. Полимеризация мономера в древесной массе в герметичном объеме, например с помощью радиации.

Такая композитная масса по идее не вберет в себя больше связующего, чем надо, поскольку полимеризуется только то, что оказалось в объеме. В герметичном процессе полимеризации мономер будет осаждаться на древесном материале, и на нем же будет полимеризоваться. Нужное количество мономера можно выбирать, регулируя давление мономера перед началом процесса полимеризации. В результате мы получим относительно легки, прочный, и естественный композитный материал.

Этилен взят для примера, возможно, есть и другие варианты. Идея заключается даже не в экологической чистоте, или биологической нейтральности полученного материала, а в сохранении положительных качеств древесины с приданием ей новых свойств в приложениях, которые иным путем реализуются сложнее либо по каким-то причинам не могут быть реализованными...

В конце концов такая "гамма-древесина", являясь закономерным вариантом развития идеи дельта-древесины, служит аналогом последней, только в пористом (облегченном) исполнении...

Так что в принципе, направление работы китайских специалистов мне нравится.


.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив