Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Florida Atlantic (FAU - Mỹ), đã đạt được bước tiến đáng kể trong việc tăng cường độ bền của gỗ thông qua phương pháp gia cố bằng các hạt nano kim loại.

Nghiên cứu bắt đầu với gỗ sồi đỏ - một loại gỗ cứng có cấu trúc đặc trưng bởi các mạch dẫn hình vòng, thuộc nhóm gỗ có lỗ tròn như gỗ thích, anh đào và óc chó. Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp ferrihydrite nanocrystalline - một dạng khoáng chất oxit sắt cứng tự nhiên có trong đất, bằng cách trộn ferri nitrat với kali hydroxit. Sau đó, họ sử dụng một kỹ thuật hút chân không để đưa các hạt siêu nhỏ này thấm sâu vào bên trong thớ gỗ, nơi chúng bám vào các thành tế bào gỗ và giúp gỗ trở nên cứng cáp hơn.

Kết quả thu được rất đáng chú ý: độ cứng của gỗ tăng tới 260,5%, trong khi độ bền được cải thiện 127%. Tuy nhiên, đáng lưu ý là khi gỗ bị uốn cong hoặc gãy, vật liệu vẫn vỡ theo cách tương tự như gỗ tự nhiên. Điều này cho thấy rằng dù thành tế bào đã được tăng cường, các liên kết giữa các tế bào vẫn là điểm yếu chưa được cải thiện.

Ưu điểm vượt trội của phương pháp này nằm ở chỗ ferrihydrite không độc hại và chỉ làm tăng trọng lượng gỗ một cách tối thiểu. Điều này mở ra triển vọng tái chế, xử lý dễ dàng và thân thiện với môi trường, không tạo ra rủi ro sinh thái khi gỗ bị thải loại.

TS Stella Batalama - Trưởng khoa Kỹ thuật và Khoa học máy tính của FAU nhấn mạnh, các nhà nghiên cứu đang đặt nền móng cho một thế hệ vật liệu sinh học mới có tiềm năng thay thế các vật liệu truyền thống như thép và bê tông trong các ứng dụng kết cấu.

TS Stella Batalama cho rằng, tác động của công trình này không chỉ nằm trong lĩnh vực kỹ thuật, mà còn góp phần vào nỗ lực toàn cầu trong việc giảm phát thải carbon, cắt giảm chất thải và tìm kiếm các giải pháp xây dựng bền vững lấy cảm hứng từ tự nhiên.

Nghiên cứu này đã được công bố rộng rãi với sự hợp tác từ các chuyên gia thuộc Đại học Miami và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge. Trong tương lai không xa, dầm thép có thể sẽ được thay thế bằng gỗ tăng cường - vật liệu không chỉ thân thiện với môi trường mà còn mang lại hiệu suất kỹ thuật đáng kinh ngạc.