2021. december 14. - Emlékszel még gyerekként az origamira?
Egyszerű papírlapokból bármit létrehozhatsz – virágokat, állatokat, házakat, bútorokat. A lehetőségek végtelenek voltak. Most gondold át, mit lehetne papír helyett fával – olyan fával, amely könnyen kezelhető, de sokkal erősebb, mint a papír. Az összecsukható, formázható, az „origami” fa mára valósággá vált – és ideális anyag a 3 dimenziós építőanyagokhoz, lakberendezési tárgyakhoz és járműbelsőkhöz, hogy csak néhányat említsünk a lehetőségek közül.
A Science Magazine címlapjára idén került fel a „Könnyű, erős formázható fa cellafal, mint fenntartható szerkezeti anyag” című cikk, amelynek társszerzői között a Forest Products Laboratory (FPL) kutatói is szerepelnek.
Az új technológia pedig szenzációt keltett. „Ebben a munkában – áll a cikkben – azt mutatjuk be, hogy a sejtfal „tervezése” hogyan teheti a fát összehajthatóvá és formálhatóvá, miközben javítja annak mechanikai tulajdonságait – a fa szerkezeti sokoldalúságát, amely korábban csak műanyagokra és fémekre korlátozódott.”
Junyong Zhu – vagy JY, ahogy kollégái ismerik – az FPL tudósa, aki rost- és kémiai tudományokra specializálódott. Számos kutatási szakterülete közül az egyik a fa kémiai módosítása a fejlett alkalmazásokhoz. „A tömörfa öntésének lehetetlennek tűnő feladata a rostok ismeretén alapul” – magyarázta JY. „A delignifikált fa változása (fokozott hidrogénkötés) a szárítás után megy végbe, így a fasejtek zsugorodnak. Az enyhén szárított fa esetében a változás részleges visszafordíthatósága „vízsokk” után, hogy az összezsugorodott fasejtek részben helyreálljanak, könnyen hajtogatható fát eredményez. „Talán a legfigyelemreméltóbb, hogy a formázható fa erős lesz a szárítással történő tömörödésének köszönhetően” – tette hozzá JY. A Science cikkében valóban szerepel egy fénykép egy 3500 kilós szedánról, amely egy öntött fa szerkezeten gördül át – ebben az esetben méhsejt kialakítású, amely a kopás szempontjából sem tűnik rosszabbnak. A fa szépsége és melegsége, ellentétben a műanyaggal és a fémmel, vonzó az emberi érzékek számára. Ugyanakkor a fa több szempontból is környezetbarát. A fa természeténél fogva fenntartható. Használatakor szenet raktároz, és nem bocsát ki a légkörbe és nem termel szennyező hulladékot, ellentétben a fém- és műanyagfeldolgozással. Ezzel az új formázható technológiával képesek leszünk ezeket a kevésbé kívánatos anyagokat helyettesíteni, és több fát használhatunk mindennapi életünkben. A formázható fa végtermékei ellenállnak a nedvességnek és a gombásodásnak.
Itt lép be Vina Yang mikrobiológus, aki a Forest Products Laboratory tartóssági és favédelmi kutatócsoportjában dolgozik. „A dolgozattal kapcsolatos munkám a 3D-s fa gombás lebomlására összpontosított, hogy megbizonyosodjon annak tartósságáról és fenntarthatóságáról” – mondta Vina. „Minden típusú módosított fatermék esetében meg kell vizsgálni annak tulajdonságait, hogyan lehet megvédeni a fát a gombás bomlástól, vagy mennyire újrahasznosítható a termék. Ez a 3D-s tervezésű fa tartós és kevésbé bomlik le a rothasztó gombák által, mint a természetes fa.”
Marco Lo Ricco, a Forest Products Laboratory Research általános mérnöke, aki strukturális alkalmazásokat dolgozott ki a kutatásban szereplő helyreállított faanyagokhoz, tömörített bükk- és nyírfa furnérokat alakított ki laminált csővé és hullámos burkolattá. „A cellulózszálak sűrű szerkezete ezt az anyagot merevvé teszi, mint egy alumíniumötvözet, de kevesebb hőátadást biztosít” – mondja Marco. A prototípusok megalkotása során Marco számos gyártási kihívást és lehetőséget figyelt meg. „Például – magyarázta – a furnérokat nedvesen kell kialakítani; ezért a zsugorodást ellenőrizni kell a lamináló ragasztók kötésekor. Ezenkívül a merevség és a szilárdság különbségei a párhuzamos és merőleges szálirányokhoz viszonyítva vannak, és hangsúlyosabbak, mint a kezeletlen fa furnéroké. Az egyedülálló alakíthatóság és a nagy merevség alapján a Marco 3D építőelemek gyártásának módjait vizsgálja annak érdekében, hogy elősegítse a faanyagok felhasználását olyan speciális építési alkalmazásokhoz, amelyek nagyra értékelik a nagy merevséget, a sekély tagméreteket, valamint a belső és külső terek közötti hőhidak csökkentését. A fa tulajdonságainak újraalakításával a fával történő gyártás sokoldalúsága örökre megváltozik. A fenntartható építkezés lehetőségei most végtelenek. Angela Aguero – Erdészeti Termékek Laboratórium