A műanyag evőeszközök betiltása után a legtöbbször fából készült villákkal, késekkel pótolják az eldobható evőeszközöket. Aki azonban próbált már ilyesmit, az tudja, hogy az ilyen kések legfeljebb a falatok terelgetésére alkalmasak, vágni nagyon nem lehet velük. Többek között ezen is változtathat egy új felfedezés, amelyet az amerikai University of Maryland kutatói mutattak be a Matter szakfolyóirat október 20-i számában.
A kutatók által létrehozott anyagot "edzett fának" (hardened wood) hívják, a beszámoló szerint ezzel egy, a legkeményebb fánál 23-szor keményebb faanyagot hoztak létre. Egy edzett fa alapanyagból készült kés pedig háromszor élesebb, mint egy rozsdamentes acélból készült vágóeszköz, igaz, az nem derült ki, hogy az élességet miben mérik.
"A fából készült kés könnyedén átvág egy medium well steaket, akárcsak egy hagyományos, fémből készült változat" - idézi a Phys.org Teng Li-t, a kutatást vezető anyagtudóst. A kést használat után könnyen el lehet mosni és újra fel lehet használni, ami nem mondható el a más anyagból készült, egyszer használatos evőeszközökről.
Li és csapata azonban ennél széleskörűbb szerepet szán az edzett fának: a kutatók ugyanis szögeket is készítettek a kemény anyagból, amelyekkel sikeresen egymáshoz rögzítettek három deszkát. A szög nem tört el a kalapálás során, így ígéretes alternatíva lehet az acélból készült szögek helyett - ráadásul azokkal ellentétben a faszög nem is rozsdásodik. A kutatók azt remélik, hogy a közeli jövőben más területeken is alkalmazhatják az edzett fát, például olyan padlóelelek létrehozására, amelyek ellenállóbbak a karcolódással és más behatásokkal szemben, így hosszabb lehet az élettartamuk is.
A faanyagok kezelése nem újdonság, több száz éve alkalmaznak különféle módszereket erre a célra. A kutatók most azonban egy új módszert fejlesztettek ki, amely jóval erősebbé is teszi a fát.
"Ha szétnézünk a hétköznapok során használt tárgyaink között, a keményebb anyagok jellemzően mesterséges eredetűek, mivel a természetben fellelhető anyagok java nem felel meg az igényeinknek" - magyarázta Li. "A fa fő alapanyagának számító cellulóznak magasabb a fajlagos szilárdsága, mint az olyan, mesterségesen létrehozott anyagoknak, mint a kerámia, a fémek vagy a polimerek, azonban a faanyagok jelenlegi felhasználásával nem aknázzuk ki az azokban rejlő teljes potenciált."
Bár a fát gyakran használják építőanyag formájában, annak szilárdsága nem éri el a tiszta cellulózét, mivel a fa cellulóztartalma nagyjából 40-50 százalék között alakul. A maradékot olyan sejtfalalkotó természetes polimerek alkotják, mint a hemicellulóz vagy a lignin - ez utóbbi a fában egyfajta kötőanyag szerepét tölti be.
Li és csapata egy olyan megoldást dolgozott ki, amelynek segítségével a fából kivonják a "gyengébb" kötőanyagokat, de megőrzik a celllózvázat. Ennek eredményeként jön létre a keményebb és erősebb edzett fa.
"Ez egy kétlépéses folyamat: az első lépésben kivonjuk belőle a lignint, ennek hatására viszont a fa megpuhul, hajlékonnyá és kissé szivacsossá válik" - magyarázta Li. "A második lépésben egy forró prés segítségével pedig nyomás alá helyezzük és kivonjuk belőle a vizet, amitől az anyag sűrűbbé válik."
A faanyagot a kezelés és a megfelelő forma kifaragása után ásványi olajjal vonják be, hogy megnöveljék az élettartamát. Erre azért van szükség, mert a cellulóz jól megköti a vizet, így ez a felületkezelés biztosítja, hogy a fából készült eszközök nem puhulnak meg és az éleik sem tompulnak el. Ennek ellenére, a kicsorbuló fakéseket újabb felületkezeléssel és egy, a fának megfelelő köszörülési eljárással újra meg lehet élezni.
Bár egyelőre még nem vizsgálták behatóbban, de a fa kezelési folyamata az eddigiek alapján környezetkímélőbbnek tűnik, mint más emberalkotta anyagok, például a kerámiák létrehozásához szükséges eljárások. A folyamat első lépéséhez ugyanis csupán forró vízre van szükség - szemben a kerámiák esetében az akár több ezer fokos hővel - amely újra és újra felhasználható.