Die schärfsten verfügbaren Messer sind aus Stahl oder Keramik. Beides sind Materialien, die in Öfen bei extremen Temperaturen geschmiedet werden müssen. Jetzt haben Forscher eine potenziell nachhaltigere Methode entwickelt, um scharfe Messer herzustellen: die Verwendung von gehärtetem Holz. Die Methode, vorgestellt am 20. Oktober in der wissenschaftlichen Zeitschrift Matter, macht Holz 23-mal härter und ein Holzmesser fast dreimal schärfer als ein Edelstahl-Tafelmesser.
„Das Messer schneidet leicht ein mittelgroßes Steak mit einer ähnlichen Leistung wie ein Tafelmesser“, sagt er Teng Li, leitender Autor der Studie und Materialwissenschaftler an der University of Maryland. Danach kann das gehärtete Holzmesser gewaschen und wiederverwendet werden, was es zu einer vielversprechenden Alternative zu Einwegmessern aus Stahl, Keramik und Kunststoff macht. Glauben Sie es nicht? Schauen Sie selbst.
Li und sein Team zeigten auch, dass ihr Material auch dazu verwendet werden kann, Holznägel so scharf wie Stahl und widerstandsfähiger gegen Rost zu machen. Ein Messer, ein Nagel ... sehr gut. Sagen Sie, dass sie früher oder später nicht einmal ein Parkett herausziehen können, das nicht beschädigt oder zerkratzt wird? Ich hoffe es sehr.
Warum haben sie vorher nicht daran gedacht?
Wir arbeiten seit Jahrhunderten mit Holz: Wie kommt es, dass sie erst jetzt zu dieser Methode kommen? Nun, zunächst einmal bearbeiten wir Holz seit Jahrhunderten mit Kompression und Dampf und haben uns nicht allzu sehr bemüht, verschiedene Ansätze auszuprobieren. Erst vor kurzem haben wir die außergewöhnlichen Eigenschaften dieses Materials wiederentdeckt, die in Kombination mit unserer neuen Fähigkeit, es zu entwickeln, außergewöhnliche Ergebnisse erzielen können. Wie, sagen wir, a transparentes Holz, oder ein anderes Holz stärker als Beton.
"Cellulose, der Hauptbestandteil von Holz, hat ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Dichte als die meisten technischen Materialien wie Keramik, Metalle und Polymere, aber unsere derzeitige Verwendung von Holz schöpft kaum sein volles Potenzial aus", sagt Teng Li. Wir geben dem Holz anscheinend zu wenig Zellulose: Selbst das im Bau verwendete Material enthält nur 40-50% davon, der Rest ist Lignin, das als Bindemittel fungiert.
Aus dieser Sicht ist die Kreation dieses Messers nur eine Schulung. Es half den Forschern, einen Weg zu finden, Holz zu bearbeiten, indem seine „schwächeren“ Bestandteile entfernt wurden, ohne die Zellulosestruktur zu beeinträchtigen.
Ein Messer zum Verstehen (in zwei Schritten)
„Im ersten Schritt entfernen wir das Lignin teilweise. Holz ist normalerweise sehr steif, aber nachdem das Lignin entfernt wurde, wird es weich, biegsam und etwas matschig. In der zweiten Stufe führen wir eine Heißpresse durch. Wir wenden Druck und Hitze auf das chemisch bearbeitete Holz an, um zu verdichten und Wasser zu entfernen.
Nachdem das Material bearbeitet und in die gewünschte Form gebracht wurde, wird es mit Mineralöl beschichtet, um seine Lebensdauer zu verlängern. Zellulose neigt dazu, Wasser aufzunehmen, daher bewahrt diese Beschichtung die Schärfe des Messers während des Gebrauchs und sogar beim Waschen in der Spüle oder Spülmaschine.
Aber wie stark ist es?
Mit hochauflösender Mikroskopie untersuchten Li und sein Team die Mikrostruktur des gehärteten Holzmessers, um den Ursprung seiner Festigkeit zu bestimmen. „Die Festigkeit eines Materialstücks hängt sehr stark von der Größe und Dichte von Defekten wie Hohlräumen, Kanälen oder Vertiefungen ab“, sagt Li. "Das von uns verwendete zweistufige Verfahren reduziert die Mängel von natürlichem Holz erheblich, indem es diese Unvollkommenheiten und Kanäle beseitigt (die verwendet werden, um Wasser oder andere Nährstoffe in den Baum zu transportieren, Anm. d. Red.)".
Zwei Faktoren insgesamt sprechen eindeutig dafür. Erstens: die Möglichkeit, sie viele Male wiederzuverwenden und nachzuschärfen. Zweitens braucht es nur 100° Celsius, um dieses Holz zu verarbeiten (in einem wiederverwendbaren chemischen Bad). Zum Vergleich: Bei der Herstellung von Töpferwaren werden Tausende von Grad Celsius benötigt.
Dieser Holzhärtungsprozess hat das Potenzial, energieeffizienter zu sein und eine geringere Umweltbelastung zu haben als die Herstellung anderer künstlicher Materialien, obwohl eine eingehendere Analyse erforderlich ist, um dies sicher zu sagen.
