Maryland Üniversitesi mühendislerinin altı yıl süren çığır açıcı çalışmasıyla geleneksel bir malzeme olan ahşabın sınırları baştan yazılıyor. Doğal ahşaptan 12 kat daha güçlü ve on kat daha dayanıklı bir malzeme üreten bilim insanları, “Süper Ahşap” adını verdikleri bu ürünü ticari olarak piyasaya sürdü. UMD’nin yan kuruluşu Inventwood LLC tarafından pazara sunulan bu yenilik, gelecekte inşaat ve imalat sektörlerinde çelik ve hatta titanyum alaşımlarıyla rekabet etme potansiyeli taşıyor.

Süper Ahşap, görünüşte doğal ahşaba benzese de, mekanik özellikleri tamamen farklı bir ligde yer alıyor. Normal çelik kadar sağlam olmasına rağmen altı kat daha hafif ve kırılması için doğal ahşaba göre on kat daha fazla enerji gerekiyor. Çalışmanın baş yazarı ve Inventwood’un kurucu ortağı Liangbing Hu, bu malzemenin maliyet açısından çok daha uygun bir karbon fiber alternatifi olduğunu belirtiyor.

Araştırmacılar, 2018 yılında Nature dergisinde yayımladıkları bir çalışmada, ahşabı dönüştürme stratejilerinin basit ama etkili olduğunu açıklamışlardı. Binlerce yıldır yapı malzemesi olarak kullanılan, düşük maliyetli ve bol bulunan doğal ahşabın, güç, tokluk ve balistik dirençte on kattan fazla artış sağlayan yüksek performanslı bir yapı malzemesine dönüştürülebileceğini kanıtladılar.

Süper Ahşabın üretim süreci iki ana adımdan oluşuyor:

  • Lignin giderme: Ahşabın sert ve kahverengi yapısından sorumlu olan lignin maddesi, kimyasal işlemlerle ahşaptan uzaklaştırılıyor.
  • Sıcak sıkıştırma: Lignini alınmış ahşap, yaklaşık 66 santigrat derece sıcaklıkta yoğun bir şekilde sıkıştırılıyor.

Bu işlem sonucunda, ahşabın temelini oluşturan selüloz lifleri inanılmaz derecede sıkı bir düzene giriyor, ahşaptaki tüm kusurlar (delikler veya düğümler) eziliyor ve malzeme orijinal kalınlığının beşte birine iniyor. Bu sıkıştırma o kadar güçlü hidrojen bağları oluşturuyor ki, UMD’nin yaptığı bir açıklamada bu durum, birbirine kenetlenmiş ve hareket edemeyen bir insan kalabalığına benzetiliyor. İşlemden sonra son bir kat boya ile kaplanan malzeme, üstün dayanıklılığa ulaşıyor.

Malzemenin sertliği, yapılan testlerle de kanıtlandı; araştırmacılar, mermi benzeri bir cisim fırlattığında Süper Ahşap’ın mermiyi yarı yolda durdurmayı başardığını gördüler.

Hedef: Çelik ve titanyumun kullanıldığı her yer

Şu anda Yale Üniversitesi’nde malzeme bilimci olarak çalışmalarını sürdüren Liangbing Hu, keşfin çevre dostu potansiyeline dikkat çekiyor. Hu, hızlı büyüyen ve daha yumuşak olan çam veya balsa gibi ağaçların, mobilya ve inşaatta yavaş büyüyen ve daha yoğun olan tik gibi ağaçların yerini alabileceğini belirtiyor. Ancak hedefleri çok daha büyük: “Bu tür ahşaplar arabalarda, uçaklarda, binalarda – çeliğin kullanıldığı her türlü uygulamada kullanılabilir.”

InventWood, ilk ticari üretim tesisini Maryland, Frederick’te kurdu. Şirket başlangıçta güverte gibi dış mekan uygulamalarına odaklanmayı, ardından döşeme ve mobilya gibi iç mekan kullanımına geçmeyi planlıyor. Süper Ahşabın üretim süreci şimdilik normal ahşaptan daha maliyetli ve daha fazla karbon yoğunluğuna sahip olsa da, şirket çelik üretimine kıyasla karbon ayak izinin %90 daha düşük olduğunu iddia ediyor.

Süper Ahşap’ın teknik üstünlüğüne rağmen, uzmanlar ticari başarısının önündeki en büyük engelin malzeme bilimi değil, inşaat sektörünün kendisi olabileceği görüşünde. InventWood ile bağlantısı olmayan Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi’nden mimar Philip Oldfield, sektörün yeniliklere karşı yavaş ve riskten kaçınan yapısına dikkat çekiyor.

Oldfield, daha fazla ahşap bina inşa edilmesinin önündeki asıl engelin dayanıklılık eksikliği değil, inşaat sektöründeki değişime karşı isteksizlik olduğunu belirtiyor. Sektörde ahşap kullanımının artması için pilot projelere, daha iyi mesleki eğitime ve yönetmeliklerin güncellenmesine ihtiyaç duyulduğunu ekliyor.