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科学家造出比钢刀还锋利3倍的木刀,网友:这是在给安检出难题啊

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徐德文科学频道 2021-10-22 23:39
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木刀和钢刀互砍,谁受伤?你可能会不假思索地说,这还用问吗?我拿钢刀,你拿木刀,咱们来比试比试?

要放以前,你可能稳操胜券,但现在,你的不假思索却可能要了你的命,因为美国马里兰大学的科学家,已经研制出了一种木刀,比不锈钢的餐刀强度还要高3倍;而用这种木材制成的木钉,强度也等于或超过了钢钉。

这项研究来自材料学家李腾的团队,他们通过经济实惠的实用方法,对木材进行特殊处理后,将木材的强度提高了23倍,从而变成比钢铁还硬,且极为环保的高强度材料,具有极为诱人的广阔前景。

木材的主要成分是纤维素,根据科学家们的研究,纤维素的强度密度比超过了陶瓷、金属和合金等大多数工程材料。木材中纤维素的含量在40%到50%之间,其它成分包括半纤维素和木质素等,含量较低。但正是这些材料的杂合,降低了纤维素的强度,也让木材变成了谁都可以欺负的对象,想锯就锯,想砍就砍,一把火烧了,就剩一点儿灰。

科学家们要做的,就是去除这些弱的成分,让纤维素爆发出全部的潜力。为此他们将木材氢氧化钠和亚硫酸钠的溶液中,将其加热到100摄氏度2~6个小时,然后用去离子水冲洗,将大部分的木质素和其他化学物质去除,只留下柔软而富有弹性,甚至有些松软的纤维素。

之后科学家们用热压机在室温和20兆帕压力下将样品压缩6小时,然后再加热到105摄氏度进行干燥,最后浸入食品级油中48小时,使木材表面具有防水性,从而获得了高强度的“木材”材料。在显微镜下,科学家们发现,硬化后的木材,其空隙、通道和孔隙都显著减少,这正是材料强度得以大幅提高的关键。

科学家们用这种材料制作了两把硬化木刀,其中一把木纤维与刀刃平行,另一把则垂直于刀刃。结果表明,两把刀都比钢制餐刀和普通木刀要锋利得多,科学家们甚至用它来切牛扒,品尝美味的食物。

科学家们还有这种木材制成了木钉,其强度也达到或超过了钢钉,可以轻易钉进三层木板里。最让人感兴趣的是,它不会生锈,这意味着它的寿命可能比钢钉还要长得多。

所以你真的认为,你提着一把钢刀,和提着这种木刀的对手比试,还有完全的胜算么?木刀的强度比钢刀还高三倍,说不定真的可以把你的钢刀一砍两段;而制成的木钉,既然比钢钉还强,说不定连铁板也能钉进去呢。

这项研究无疑具有极为重要的意义,用不锈钢、合金等金属制造刀具等生产生活工具,需要耗费巨大的能源,加速地球变暖;而一次性的塑料餐具,则需经过450年才能完全降解,导致环境的巨大污染。而木材是可再生的经济材料,氢氧化钠和亚硫酸钠也是廉价的化学物质,制造过程也是在室温下,只需加热到100度和20兆帕压力,比起冶炼金属和煅烧陶瓷,可以说能耗很低,但强度却高于它们,可以说是一种经济环保,极为优良的材料。而且这种材料做成的刀具,可以像普通刀具一样清洗和重复使用,钝了之后同样可以磨得更锋利。

科学家们认为,这种强化木材完全可以取代塑料、混凝土和钢材等,在各个方面都有着大量的应用,甚至可以做成耐刮擦和磨损的地板。

不过我还是很难想象,木材制成刀也罢了,竟然还能制成钉子,可能比钢钉还要厉害,确实脑洞有些不够了。还有网友担心,这东西要过了安检可咋办呢?这不是在给安检出难题吗?

这项研究发表在10月20日《Matter》杂志上。

Matter/Hardened wood as a renewable alternative to steel and plastic

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