Những con dao sắc bén nhất hiện nay thường được làm bằng thép hoặc gốm, cả hai đều phải rèn trong lò ở nhiệt độ rất cao. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland đã phát triển một phương pháp bền vững hơn để tạo ra những con dao sắc bén bằng cách sử dụng gỗ cứng.
Phương pháp này được công bố trên tạp chí
Matter vào tháng 10/2021, cho phép tạo ra loại gỗ cứng hơn 23 lần so với gỗ gốc thông thường. Con dao làm từ vật liệu gỗ này sắc hơn 3 lần so với dao ăn bằng thép không gỉ, có thể cắt miếng bít tết vừa chín tới một cách dễ dàng.
Sau khi sử dụng, dao bằng gỗ cứng có thể rửa sạch, mài lại và sử dụng nhiều lần, khiến nó trở thành một dụng cụ thay thế đầy hứa hẹn cho dao bằng thép, gốm và nhựa dùng một lần.
Trước khi chế tạo dao gỗ, TS. Teng Li, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà khoa học vật liệu tại Đại học Maryland, đã dùng vật liệu này để chế tạo đinh gỗ cứng và sắc nhọn không kém gì đinh thép thông thường. Chúng có thể dùng để đóng ba tấm ván lại với nhau mà không bị hư hỏng gì. Bên cạnh đó, chúng cũng không bị rỉ như đinh thép.
Ngoài dao và đinh, TS. Li hy vọng trong tương lai, vật liệu này còn được sử dụng để làm sàn gỗ cứng có khả năng chống trầy xước và mài mòn cao hơn.
Phương pháp sản xuất gỗ cứng của TS Li khá mới mẻ.
“Cellulose, thành phần chính của gỗ, có hệ số giữa độ bền và khối lượng riêng cao hơn so với hầu hết các vật liệu được chế tạo như gốm sứ, kim loại và polymer, nhưng cách sử dụng gỗ hiện tại của chúng ta hầu như không phát huy hết tiềm năng của nó,” ông nói. “Mặc dù gỗ thường được sử dụng trong xây dựng nhưng sức bền của nó không bằng cellulose. Điều này là do gỗ chỉ được tạo thành từ 40% –50% cellulose, phần còn lại là hemicellulose và lignin đóng vai trò như chất kết dính.”
TS. Li và nhóm của ông đã tìm cách xử lý gỗ để loại bỏ những thành phần yếu hơn trong khi không phá hủy bộ khung cellulose. Đó là một quá trình gồm hai bước.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu với gỗ đoạn (basswood), một loại cây có nguồn gốc từ miền Đông nước Mỹ chuyên tạo ra các loại gỗ mềm, màu nâu nhạt. Đầu tiên, họ tách chiết một phần lignin ra khỏi vật liệu. Thông thường, gỗ rất cứng nhưng sau khi loại bỏ lớp lignin, nó trở nên mềm, dẻo và hơi xốp. Sau đó, họ ép nóng gỗ đã qua xử lý hóa học để nén chúng lại với nhau và loại bỏ nước.
Sau khi vật liệu được xử lý và làm thành hình dạng mong muốn, nó được phủ một lớp dầu khoáng để kéo dài tuổi thọ. Cellulose có xu hướng hấp thụ nước, do đó lớp phủ này sẽ bảo vệ dao sắc bén trong quá trình sử dụng và khi rửa trong bồn hoặc máy rửa bát.
Sử dụng kính hiển vi có độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra cấu trúc của gỗ cứng để xác định nguồn gốc sức bền của nó. TS. Li cho biết: “Độ bền của một phần vật liệu rất nhạy cảm với kích thước và mật độ của các khuyết tật như khoảng trống, rãnh, lỗ hổng. Quy trình hai bước mà chúng tôi đang sử dụng để xử lý gỗ tự nhiên đã làm giảm đáng kể hoặc loại bỏ các khuyết tật trong gỗ tự nhiên. Vì vậy, các kênh vận chuyển nước hoặc chất dinh dưỡng trong thân gỗ gần như không còn."
Quá trình làm cứng gỗ này có thể tiết kiệm năng lượng và có tác động môi trường thấp hơn so với việc sản xuất các vật liệu nhân tạo khác, mặc dù cần có những phân tích sâu hơn để khẳng định chắc chắn. Bước đầu đun sôi gỗ trong một bể hóa chất chỉ cần dùng nhiệt độ ở 100°C và có thể tái sử dụng hóa chất từ mẻ này sang mẻ khác. Để so sánh, quy trình thông thường để làm gốm sứ đòi hỏi phải nung vật liệu đến vài nghìn độ C.
Nguồn: