Menjadikan Kayu Sekuat Baja

Ilmuwan memroses kayu menjadi pesaing baja atau bahkan paduan titanium. Sangat kuat dan tahan lama, tapi juga sebanding dengan serat karbon.

Sebuah rekayasa teknologi bisa mengubah molekul aslinya menjadi lebih bernilai. Ini seperti yang dilakukan para insinyur di University of Maryland, College Park (UMD). Ilmuwan ini berhasil menemukan cara baru yang mampu membuat kayu 10 kali lebih kuat dan lebih keras dari sebelumnya.

Teknologi pengeras kayu ini sekaligus menciptakan zat alami yang lebih kuat daripada paduan titanium. "Cara baru ini untuk merawat kayu dan membuatnya 12 kali lebih kuat dari kayu alami dan 10 kali lebih keras," kata Liangbing Hu dari UMD A. James Clark School of Engineering sekaligus pemimpin tim yang melakukan penelitian tersebut.

"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." kata Hu. Selain memimpin penelitian tersebut, Hu juga merupakan seorang profesor ilmu dan teknik material serta anggota dari Maryland Energy Innovation Institute.

Peneliti lain yang terlibat dalam riset ini antara lain profesor Samuan P langle dan juga rekannya, Teng Li mengatakan, material baru ini sangat kuat dan tanggung. "Ini sangat kuat dan tangguh, yang merupakan kombinasi yang tidak biasa ditemukan di alam," kata Teng Li.

Tengli dan timnya telah mengukur sifat mekanis kayu padat itu. Produk ini sekuat baja, tapi enam kali lebih ringan, dibutuhkan 10 kali energi lebih banyak untuk membuatnya patah daripada energi yang digunakan untuk mematahkan kayu alami.

"Bahkan material ini juga bisa ditekuk dan dibentuk pada awal proses." tambah Teng Li menjelaskan kelebihan dari material kayu yang mereka kembangkan ini.

Tim juga menguji material kayu dan kayu alami baru dengan menembaki kayu dengan proyektil peluru. Proyektil meluncur lurus menembus kayu alami.

Kayu yang direkayasa sepenuhnya menghentikan proyektilnya. "Kayu lunak seperti pinus atau balsa, yang tumbuh cepat dan lebih ramah lingkungan, bisa menggantikan hutan yang tumbuh lebih lambat tapi padat seperti jati di furnitur atau bangunan," kata Hu.

Huajian Gao, seorang profesor di Brown University yang tidak dilibatkan dalam penelitian ini mengatakan bahwa makalah yang ditulis Hu dan rekannya memberikan rute yang sangat menjanjikan untuk merancang struktural material berkinerja tinggi yang ringan.

"Material ini memiliki potensi yang luar biasa untuk berbagai aplikasi di mana kekuatan tinggi, ketangguhan yang besar dan ketahanan balistik yang superior seperti yang diinginkan," kata Gao. "Sangat menarik untuk dicatat bahwa metode ini serbaguna untuk berbagai jenis kayu dan cukup mudah diterapkan," tambah Gao.

Sementara itu, HU mengatakan bahwa jenis kayunya ini dapat di gunakan pada mobil, pesawat terbang dan pada bangunan ataupun aplikasi lainnya di mana baja biasanya digunakan.

"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 yang juga tidak terlibat dalam penelitian ini. "Mengingat kelimpahan kayu, dan juga tanaman selulosa lain yang kaya, makalah ini mengilhami imajinasi," kata Suo.

Observasi yang paling menonjol, menurut peneliti adalah adanya konsentrasi lignin yang membatasi, lem antara sel kayu, untuk memaksimalkan kinerja mekanik kayu yang padat.

Terlalu sedikit atau terlalu banyak pengangkatan menurunkan kekuatan dibandingkan dengan nilai maksimum. Dicapai pada penghapusan lignin lebih banyak atau parsial.Ini menunjukkan keseimbangan halus antara ikatan hidrogen dan adhesi yang diberikan oleh senyawa polifenol tersebut.

"Selain itu, minat yang luar biasa, adalah kenyataan bahwa kerapatan kayu menyebabkan keduanya meningkatkan kekuatan dan ketangguhan, dua sifat yang biasanya saling mengimbangi," papar Orlando J. Rojas, seorang profesor di Aalto University di Finlandia.

Penelitian Hu telah meneliti kapasitas nanoteknologi alami kayu. Mereka sebelumnya membuat berbagai teknologi baru keluar dari bahan terkait nanoselulosa: (1) kertas super bersih untuk mengganti plastik; (2) kertas fotonik untuk meningkatkan efisiensi sel surya sebesar 30 persen; (3) baterai dan supercapacitor dari kayu.

Lalu, (4) baterai dari daun; (5) kayu transparan untuk bangunan hemat energi; (6) desalinasi air matahari untuk minum dan secara khusus menyaring pewarna beracun. Teknologi bermunculan berbasis kayu ini dikomersialkan melalui perusahaan spin-off UMD, Inventwood LLC. nik/berbagai sumber/E-6