Insinyur di University of Maryland, College Park (UMD) telah menemukan cara untuk membuat kayu yang 10 kali lebih kuat dan lebih keras dari sebelumnya, menciptakan zat alami yang lebih kuat daripada paduan titanium.
“Cara baru untuk memproses kayu membuatnya 12 kali lebih kuat dari kayu alami dan 10 kali lebih keras,” kata Liangbing Hu dari UMD A. James Clark School of Engineering dan pemimpin tim yang melakukan penelitian tersebut, akan dipublikasikan di jurnal Nature .
“Ini bisa menjadi pesaing baja atau bahkan paduan titanium, sangat kuat dan tahan lama, tapi juga sebanding dengan serat karbon, tapi harganya jauh lebih murah.” Hu adalah seorang profesor ilmu dan teknik material dan anggota Maryland Energy Innovation Institute.
“Ini sangat kuat dan tangguh, yang merupakan kombinasi yang tidak biasa ditemukan di alam,” kata Teng Li, co-leader tim dan Samuel P. Langley Associate Professor teknik mesin di UMD’s Clark School. Timnya mengukur sifat mekanis kayu padat itu. “Ini sekuat baja, tapi enam kali lebih ringan, dibutuhkan 10 kali lebih banyak energi untuk patah daripada kayu alami, bahkan bisa ditekuk dan dibentuk pada awal proses.”
Tim juga melakukan pengujian antara kayu material yang baru ini dengan kayu alami melalui penembakkan proyektil peluru. Sementara proyektil dapat meluncur lurus menembus pada kayu alami, Kayu yang telah melewati pengolahan sepenuhnya dapat menghentikan proyektil.
“Kayu lunak seperti pinus atau balsa, yang tumbuh cepat dan lebih ramah lingkungan, bisa menggantikan hutan yang tumbuh lebih lambat tapi padat seperti jati untuk furnitur atau bangunan,” kata Hu.
“Makalah ini memberikan rute yang sangat menjanjikan untuk merancang material struktural berkinerja tinggi dan ringan, dengan potensi yang luar biasa untuk berbagai aplikasi di mana kekuatan tinggi, ketangguhan yang besar dan ketahanan balistik yang superior adalah digandrungi,” kata Huajian Gao, seorang profesor di Brown University yang tidak dilibatkan dalam penelitian ini. “Sangat menarik untuk dicatat bahwa metode ini serbaguna untuk berbagai jenis kayu dan cukup mudah untuk diterapkan.”
Liangbing Hu, (kiri) dan Teng Li, adalah insinyur di University of Maryland, College Park yang telah menemukan cara untuk membuat kayu lebih dari 10 kali lebih kuat dan lebih tangguh dari sebelumnya. [Credit: Universitas Maryland]
“Kayu jenis ini bisa digunakan di mobil, pesawat terbang, bangunan – aplikasi dimana baja digunakan,” kata Hu.
“Proses dua langkah yang dilaporkan dalam makalah ini mencapai kekuatan yang sangat tinggi, jauh melampaui apa yang dilaporkan dalam literatur,” kata Zhigang Suo, seorang profesor teknik dan bahan di Harvard University, juga tidak terlibat dalam penelitian ini.
“Mengingat kelimpahan kayu, dan juga tanaman selulosa lain yang kaya, makalah ini mengilhami imajinasi.”
“Observasi yang paling menonjol, menurut saya, adalah adanya konsentrasi lignin yang membatasi, lem antara sel kayu, untuk memaksimalkan kinerja mekanik kayu yang padat. Pengurangan terlalu sedikit atau terlalu banyak menurunkan kekuatan dibandingkan dengan nilai maksimum yang dicapai pada pelepasan lignin menengah atau parsial. Ini menunjukkan keseimbangan halus antara ikatan hidrogen dan adhesi yang diberikan oleh senyawa polifenol tersebut. Selain itu, keuntungan yang luar biasa adalah, kenyataan bahwa kerapatan kayu menyebabkan keduanya meningkatkan kekuatan dan ketangguhan, dua sifat yang biasanya saling mengimbangi,” kata Orlando J. Rojas, seorang profesor di Aalto University di Finlandia.
Penelitian Hu telah meneliti kapasitas nanoteknologi alami kayu. Mereka sebelumnya membuat berbagai teknologi baru dihasilkan dari bahan terkait nanoselulosa: (1) kertas super bersih untuk mengganti plastik; (2) kertas fotonik untuk meningkatkan efisiensi sel surya sebesar 30%; (3) baterai dan supercapacitor dari kayu; (4) baterai dari daun; (5) kayu transparan untuk bangunan hemat energi; (6) desalinasi air matahari untuk minum dan secara khusus menyaring pewarna beracun. Kemunculan teknologi berbasis kayu ini sedang dikomersialisasikan melalui perusahaan spin-off UMD, Inventwood LLC.
