Sau khi trải qua quy trình xử lý hai bước mới, gỗ tự nhiên đạt độ cứng và bền không kém thép không gỉ.
Những loại dao sắc nhất hiện nay được làm từ thép hoặc gốm, cả hai đều là vật liệu nhân tạo cần nung trong lò dưới nhiệt độ cực cao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát triển phương pháp bền vững hơn để sản xuất dao sắc, đó là dùng gỗ làm cứng. Phương pháp công bố hôm 20/10 trên tạp chí Matter có thể khiến gỗ cứng gấp 23 lần. Lưỡi dao sản xuất từ vật liệu này sắc gấp gần 3 lần so với dao bàn ăn bằng thép không gỉ.
Các nhà nghiên cứu dùng dao gỗ để cắt bít tết. (Ảnh: Matter).
"Con dao cắt xuyên qua miếng bít tết chín tới rất dễ dàng, tương tự như dao bàn ăn", theo Teng Li, nhà khoa học vật liệu kiêm tác giả nghiên cứu ở Đại học Maryland. Sau đó, người dùng có thể rửa sạch và tái sử dụng dao gỗ, hứa hẹn trở thành giải pháp thay thế dao bằng thép, gốm hoặc dao nhựa dùng một lần.
Li và cộng sự cũng chứng minh có thể dùng vật liệu của họ để sản xuất đinh gỗ sắc không kém đinh thép thông thường. Khác với đinh thép, đinh gỗ mà nhóm nghiên cứu phát triển có khả năng chống han gỉ. Họ thử nghiệm dùng đinh gỗ để đóng 3 tấm ván mà không bị hư hỏng. Ngoài sản xuất dao và đinh, Li hy vọng có thể ứng dụng vật liệu làm sàn gỗ chống trầy xước và mài mòn.
Dù phương pháp sản xuất gỗ cứng của Li rất mới, việc xử lý gỗ đã tồn tại nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, khi chuẩn bị để đóng đồ nội thất hoặc xây dựng, gỗ chỉ được xử lý bằng hơi nước và ép chặt, vì vậy vật liệu vẫn bị cong vênh sau khi tạo hình.
"Cellulose, thành phần chính trong gỗ, có độ cứng theo mật độ cao hơn phần lớn vật liệu nhân tạo như gốm, kim loại và polymer. Tuy nhiên, cách sử dụng gỗ hiện nay hầu như chưa tận dụng hết tiềm năng của gỗ", Li nói. Ngay cả khi thường xuyên sử dụng trong xây dựng, độ cứng của gỗ thấp hơn so với cellulose. Đó là vì gỗ chỉ chứa 40 - 50% cellulose, phần còn lại bao gồm hemicellulose và lignin, đóng vai trò như chất liên kết.
Nhóm của Li tìm cách xử lý gỗ để loại bỏ những thành phần yếu nhưng không phá hủy bộ khung cellulose. "Đó là một quy trình hai bước. Ở bước đầu tiên, chúng tôi khử một phần lignin trong gỗ. Thông thường, gỗ rất cứng, nhưng sau khi loại bỏ lignin, vật liệu trở nên mềm, linh hoạt và dẻo dai. Ở bước thứ hai, chúng tôi cán nóng bằng cách sử dụng áp suất và nhiệt độ cao với gỗ đã xử lý hóa chất để làm đặc và khử nước", Li giải thích.
Sau khi vật liệu được xử lý và đẽo thành hình dáng mong muốn, nhóm nghiên cứu phủ thêm một lớp dầu khoáng để tăng tuổi thọ sản phẩm. Cellulose có xu hướng hấp thụ nước, vì vậy lớp phủ này giúp duy trì độ sắc của dao trong lúc sử dụng và rửa ở bồn nước hoặc máy rửa bát. Sử dụng kính hiển vi độ phân giải cao, Li và cộng sự kiểm tra cấu trúc vi mô của gỗ làm cứng. "Độ cứng của một mảnh vật liệu phụ thuộc nhiều vào kích thước và mật độ khiếm khuyết như lỗ hoặc rãnh. Quy trình hai bước mà chúng tôi sử dụng để xử lý gỗ tự nhiên làm giảm đáng kể hoặc loại bỏ khiếm khuyết ở gỗ. Những rãnh dẫn nước hoặc dưỡng chất ở cây gần như biến mất", Li cho biết.