Человечество на протяжении всей своей истории опиралось на древесину — это базовый и интуитивно понятный материал для создания инструментов, бытовой утвари и жилья. Еще полмиллиона лет назад наши предки изготавливали первые примитивные орудия труда из дерева, задолго до эпохи массового внедрения металлов и полимеров.
Возможно, настало время вернуться к этому ресурсу, применив к нему передовые технологические решения?
Сегодня инженеры создают высокопрочную модифицированную древесину, пригодную для капитального строительства и даже создания защитного снаряжения. Более того, древесное сырье становится основой для доступных органических фотоэлементов и эффективных термоаккумуляторов для «зеленой» энергетики.
Инженерная древесина сверхвысокой прочности
Американская стартап-компания InventWood приступила к коммерческому выпуску «супердерева» (под торговой маркой Superwood), чьи механические показатели превосходят многие металлические сплавы. Методика получения этого материала была подробно описана в авторитетном издании Nature.
Процесс превращения обычной древесины в сверхпрочную включает следующие стадии:
-
Химическая обработка, направленная на частичное извлечение лигнина и гемицеллюлозы.
-
Горячее прессование при температуре 100 °C, позволяющее сократить исходную толщину материала в пять раз. Основная структура такого композита — плотно упакованные целлюлозные нановолокна, удерживаемые мощными межмолекулярными водородными связями.
Удельная прочность полученного материала достигает 422,2 ± 36,3 МПа·см³·г⁻¹ (рис. 2.b), обходя по этому параметру многие современные стали и даже титаново-алюминиевые сплавы (например, Ti6Al4V).
В маркетинговых коммуникациях InventWood заявляет о 10-кратном превосходстве по весовой прочности и 6-кратном снижении массы по сравнению со сталью. Хотя академические данные указывают на более скромные показатели, вероятно, текущие усовершенствования техпроцесса позволили компании значительно улучшить свойства материала.
На рис. 4 наглядно показано различие между естественной пористой структурой дерева и результатами прессования: клеточные просветы полностью исчезают (e, f). Химический состав также претерпевает изменения: содержание лигнина падает с 20,8% до 11,3%, гемицеллюлозы — с 19,5% до 5,2%, при этом доля целлюлозы остается относительно стабильной (около 38,7%), образуя плотную сеть нановолокон.
Математическое моделирование подтверждает 7,5-кратный рост прочности и вязкости разрушения после трансформации материала. Испытания показывают, что такой композит способен эффективно поглощать энергию удара, что делает его пригодным для создания легких бронированных элементов (рис. 6).
Удельное поглощение баллистической энергии у древесно-волокнистого материала достигает 6,0 кДж/м — вдесятеро выше показателей стандартной древесины.
Научная публикация доступна в журнале Nature.
Масштабирование производства стало возможным благодаря обширному патентному портфелю (свыше 140 патентов), ключевым разработчиком которого выступил профессор Йельского университета Лянбин Ху.
Энергия из возобновляемых источников
Развитие органических солнечных ячеек (OSC) открывает новые горизонты для энергетики, обещая недорогие и долговечные решения. Ученые из Швеции (Линчёпингский университет и Королевский технологический институт) активно работают над внедрением крафт-лигнина в состав таких ячеек для оптимизации их рабочих характеристик.
Использование фракционированного лигнина LignoBoost (KL) позволяет за счет наличия фенольных групп создавать прочные водородные связи с материалами катодного интерфейсного слоя (CIL), например, с батокупроином (BCP).
Исследователи доказали, что такие бинарные CIL-структуры демонстрируют отличную совместимость и повышенную стабильность, эффективно блокируя деградацию компонентов. Конечная цель ученых — создание солнечной ячейки, полностью состоящей из компонентов на биологической основе.
В параллельном исследовании китайских ученых (2026 г.) на базе бальзового дерева, обладающего уникальной пористостью, была создана солнечно-тепловая энергетическая ячейка (CPCM).
Микроструктура бальзы напоминает систему каналов (микротрубочек), которые были успешно адаптированы как каркас для теплового накопителя. Удалив лигнин, инженеры превратили древесину в высокопористую матрицу, которую интегрировали с черным фосфореном — эффективным поглотителем солнечной радиации во всех диапазонах.
Для предотвращения окисления фосфорена его наночастицы защитили слоем металло-полифенольной сети. Добавление серебряных наночастиц дополнительно улучшило светопоглощение, а гидрофобизация поверхности обеспечила защиту от влаги. Полученная ячейка способна накапливать около 175 кДж/кг тепла при КПД поглощения солнечной энергии более 91%, что позволяет генерировать электричество даже после захода солнца.
Корни прогресса: от контейнеров до хай-тека
Антропологические находки последних лет подтверждают, что древнейшими изделиями гоминид были не только орудия охоты, но и емкости для транспортировки ресурсов, изготовленные из коры и дерева (возрастом около 500 тыс. лет). Это подчеркивает фундаментальную важность хранения и мобильности в эволюционном успехе человека.
Дерево остается для нас не только данью прошлому, но и ключом к будущему устойчивых технологий. От несущих конструкций зданий до продвинутых систем накопления энергии — потенциал этого природного материала раскрывается совершенно новыми гранями.
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»
