Çelikten Daha Güçlü Ahşap Malzeme

Ahşap malzemeler binlerce yıldır mobilyalardan evlere pek çok şeyin üretiminde kullanılıyor. Ancak metal malzemeler kadar güçlü oldukları söylenemez. Geçmişte ahşap malzemeleri sıkıştırarak ve yoğunlaştırarak daha güçlü hale getirmek için araştırmalar yapıldı. Ancak yoğunlaştırılmış ahşap, özellikle neme maruz kaldığında, zamanla yeniden şişerek orijinal hacmine ve yoğunluğuna geri dönüyor.

Yakın zamanlarda ABD’deki Maryland Üniversitesi’nde çalışan Prof. Dr. Liangbing Hu ve öğrencileri ahşabı yoğunlaştırmak için yeni bir yöntem geliştirdi. Nature’da yayımlanan makalede detaylı bir biçimde açıklanan yöntemde sıkıştırma işlemi iki adımda yapılıyor. İlk adımda, kâğıt hamuru üretiminin ilk adımında olduğu gibi, malzeme sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum sülfit (NaSO₃) çözeltisinin içinde kaynatılıyor. Böylece bitkilerin hücre duvarlarının sertleşmesini sağlayan iki polimer, odun özü (lignin) ve yarı selüloz (hemicellulose), ayrıştırılırken selüloz ise etkilenmeden kalıyor. İkinci adımda, hücre duvarları çökene kadar malzeme sıkıştırılıyor ve yeniden şişmesine izin verilmeden hafifçe ısıtılıyor. Yüksek basınç ve sıcaklık, yeni kimyasal bağların oluşmasına ve böylece ahşabın daha güçlü hale gelmesine sebep oluyor.

Sonuçlar, işlemden geçirildikten sonra malzemenin yoğunluğunun üç katına, parçalanmaya karşı direncinin on katına, sıkışmaya karşı direncinin 50 katına, sertliğinin 20 katına çıktığını gösteriyor. Sıkıştırılmış ahşap, darbelere ve çizilmelere karşı daha dayanıklı hale geliyor. Her şeyden önemlisi, aşırı neme maruz kalsa bile şişerek eski büyüklüğüne geri dönmüyor. Laboratuvar testleri sırasında beş gün boyunca aşırı neme maruz bırakılan malzemelerin sadece %10 oranında şiştiği görülmüş. Ayrıca malzemeyi boyayarak şişme tamamen de ortadan kaldırılabiliyor.

Elde edilen sonuçlar, gelecekte yeni tür hafif malzemelerin geliştirilmesine imkân verebilir. Örneğin günümüzde daha hafif araçlar üretmek için sıradan çelik yerine alüminyum alaşımları ya da karbonfiber kompozitleri kullanılıyor. Ancak bu malzemeler sıradan çeliğe göre daha pahalı olduğu için araçların maliyeti ve dolaysıyla satış fiyatları artıyor. Her ne kadar bu hafif ve güçlü malzemelerle üretilen araçlar daha az yakıt tüketse de, çoğu zaman yakıttan yapılan tasarruf yüksek üretim maliyetlerinin yanında küçük kalıyor. Gelecekte sıkıştırılmış ahşap malzemeleri araç üretiminde kullanmak mümkün olabilir. Ahşap malzemelerin üretimi, alüminyum alaşımlara göre hem daha az maliyetli hem de ahşabın geri dönüştürülmesi çok daha kolay.

Şu an için sıkıştırılmış ahşabın yaygın kullanımının önündeki en önemli engel, geliştirilen yöntemin büyük ölçekte üretime uygun hale getirilmesi için gerekli mühendislik çalışmalarının henüz yapılmamış olması. Araştırmacılar, laboratuvar çalışmaları sırasında kitap büyüklüğündeki her bir sıkıştırılmış ahşap malzemeyi üretmek için birkaç saat harcamışlar. Dolayısıyla geliştirilen yöntemin büyük ölçekli sanayi üretimine uygun hale gelmesi için, çok daha büyük malzemeleri çok daha kısa sürede elde etmeye imkân verecek biçimde düzenlenmesi ve geliştirilmesi gerekiyor.