Японские учёные разработали био-древесину, которая прочнее металла и на 80% легче

31 липня 2025 р. 08:07

31 липня 2025 р. 08:07

Япония представила решение, которое может изменить представления о прочности, экологичности и будущем архитектурных конструкций. Учёные из Киотского университета представили выращенную в лаборатории древесину — материал, превосходящий сталь по прочности на единицу массы и в пять раз легче её. Эта инновация уже сейчас рассматривается как потенциальная замена металлам и бетону в зданиях, мостах, транспорте и даже в космических проектах.

В основе материала лежат целлюлозные нановолокна (CNF) — сверхтонкие волокна, извлекаемые из растительной биомассы, такой как солома, древесные опилки и сельскохозяйственные отходы. Эти волокна подвергаются нанообработке, выравниванию и уплотнению, а затем соединяются между собой с помощью природной смолы на основе лигнина под высоким давлением. В результате получается монолитный блок искусственной древесины, почти не содержащий пор, обладающий высокой плотностью, термостойкостью и влагозащитой.

Экспериментальные образцы показали прочность на разрыв, превышающую характеристики мягкой стали, при этом масса материала — на 80% меньше. Такое сочетание параметров делает выращенную древесину идеальной для конструкций, где критична каждая тонна нагрузки — от высотных зданий до авиации и спутников.

Дополнительным преимуществом является высокая обрабатываемость: материал можно пилить, фрезеровать, сверлить, резать лазером и даже 3D-печатать. При этом структура остаётся цельной, не расслаивается и не теряет своих механических качеств.

Первым полигоном для новой древесины стали японские архитектурные бюро и исследовательские лаборатории. Ведутся разработки сейсмостойких зданий с несущими элементами из CNF-древесины, лёгких пешеходных мостов и углеродно-отрицательных модулей для жилой застройки. Благодаря высокому демпфированию вибраций материал снижает резонансные колебания при землетрясениях и гасит акустические шумы, что особенно важно в густонаселённых городах.

Но самое амбициозное применение — в космосе. В сотрудничестве с Sumitomo Forestry, Киотский университет и японское космическое агентство JAXA создали первый в мире деревянный спутник LignoSat. Он способен сгорать в атмосфере, не оставляя металлического мусора, что может решить проблему космического засорения.

В отличие от металлов и пластмасс, выращенная в лаборатории древесина производится из отходов сельского хозяйства, не требует добычи руд или использования химически опасных смол. Более того, в процессе её создания поглощается углекислый газ — в отличие от стали, производство которой сопровождается колоссальными выбросами парниковых газов. Каждый килограмм такой древесины — это вклад в углеродно-отрицательную экономику.

Материал биоразлагаем, не выделяет токсичных соединений при разложении и может быть повторно переработан или утилизирован без вреда для природы. С точки зрения устойчивого развития — это один из самых «чистых» конструкционных материалов, когда-либо созданных человеком.

Японское правительство уже разработало многомиллиардную программу, направленную на замену стали и бетона в государственной инфраструктуре. В ближайшие годы планируется применение CNF-древесины в строительстве железнодорожных систем, монорельсов, пешеходных мостов и модульного жилья. Инфраструктура станет не только легче и тише, но и в разы экологичнее, устойчивее к износу и колебаниям.

Війна