科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才，知识分享与人才交流的服务平台。
美国研究人员通过硬化木材，使木刀的强度提高了23倍，其锋利程度接近不锈钢餐刀的3倍。
硬化木刀可以轻松切开牛排。
锋利的刀具要么是钢制的，要么是陶瓷材料的。这两种材质都是人造材料，必须在熔炉的极端高温下锻造。当地时间10月20日，《物质》杂志发文称，美国马里兰大学材料科学家Teng Li领导的团队开发出了一种更具可持续性的利刃打造方法。他们通过硬化处理将木材硬度提高了23倍，用这种硬化木料制成的刀具的锋利程度接近不锈钢餐刀的3倍。
人类加工木材的历史已达几个世纪之久。然而，木材在用于家具或建材时，只经过了简单的蒸汽和压缩处理，成型后会出现一定反弹。Li说：“环顾四周，你会发现日常生活中使用的大部分硬质材料都是人造材料，因为天然材料可能无法满足我们的需求。纤维素是木材的主要成分之一，它的强度和密度比大多数工程材料都高，现有木材仅包含40%~50%的纤维素，其余为半纤维素和木质素。”
Li团队希望在不破坏纤维素骨架的前提下，去除木材中较弱的成分，达到使木材硬化的目的。Li说：“这是一个两步处理过程。在第一步中，我们部分脱除了木材的木质素。去除木质素后，木材变得柔软、有弹性。在第二步中，我们采用热压法处理木材，使其脱水并变得致密。”在将木材加工成所需形状后，研究人员在其表面涂上了矿物油，以延长其使用寿命（纤维素极易吸收水分，油性涂层可以在使用过程中及清洗时维持木刀的锋利度）。
随后，研究人员使用高分辨率显微镜查看了硬化木材的微观结构，试图确定其强度来源。Li说：“材料强度对缺陷尺寸和密度非常敏感。我们的处理过程显著减少了天然木材的缺陷。”
研究人员指出，硬化木材的策略可能比生产人造材料更加节能、环保。例如，在第一步处理过程中，工程师们只需要在100摄氏度的化学溶液中煮沸木材，而且化学溶液是可重复使用的。相比之下，制造陶瓷的过程需涉及几千摄氏度的高温。
Li总结：“硬化木刀能够轻松地切开半熟牛排，其性能可与餐刀媲美。木刀可在经过清洗后重复使用，是替代钢刀、陶瓷刀和一次性塑料刀的潜在工具。”他还展示了用硬化木料制造坚固木钉的方法。与钢钉相比，硬化木钉具备出色的防锈性能。研究人员表示，这种木钉可以钉穿三块木板而不会损坏。
科界原创 编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《物质》
期刊编号：2590-2393
原文链接：https://phys.org/news/2021-10-hardened-wooden-knives-slice-steak.html
版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。
微信
科技工作者之家
京公网安备11010202008424号
