Superwood.. الخشب الأميركي الذي يتحدى الفولاذ بقوته

في مختبرات جامعة ميريلاند الأميركية، وُلدت فكرة قد تغيّر مفاهيم الهندسة والبناء للأبد: خشب فائق القوة يُدعى Superwood، أخف من الفولاذ بستّ مرات، وأقوى منه بعشر مرات في نسبة القوة إلى الوزن. هذا الابتكار الذي طورته شركة InventWood أصبح اليوم حديث الأوساط العلمية والصناعية حول العالم.

كيف يُصنع الخشب الفائق Superwood؟

تبدأ العملية من خشب طبيعي مألوف مثل البلوط أو القيقب. لكن ما يجري بعد ذلك يُحوّله إلى مادة خارقة بحق:

1. إزالة اللجنين جزئيًا:
   اللجنين هو المركب الذي يعطي الخشب لونه وبنيته الصلبة، لكن العلماء في InventWood أزالوا جزءًا منه باستخدام محلول كيميائي آمن، ما جعل ألياف السليلوز أكثر مرونة.
2. ضغط عالي عند حرارة معتدلة (~65 °C):
   يتم ضغط الألياف تحت ضغط مرتفع، فتتقارب جزيئات السليلوز وتتكون روابط هيدروجينية قوية جدًا، ما يضاعف كثافة الخشب ويجعله مقاومًا للانحناء والكسر.
3. إعادة ترتيب الألياف:
   خلال الضغط، تصطف ألياف السليلوز في اتجاه واحد تقريبًا، مما يرفع صلابة المادة وقوتها الطولية إلى مستويات تفوق الفولاذ في اختبارات الشدّ.
4. تشطيب وحماية نهائية:
   يُغطّى Superwood بطبقة مقاومة للرطوبة والحرائق من الدرجة A دون الحاجة إلى إضافات سامة، مما يجعله مناسبًا للبناء الخارجي والبيئات القاسية.

وبهذه التقنية، يصبح Superwood أقوى من الفولاذ بعشر مرات وأخف منه بست مرات، مع مقاومة للخدوش والحرارة تفوق الخشب التقليدي بعدة أضعاف.

لماذا هو أقوى من الفولاذ؟

القوة لا تأتي من السُمك بل من البنية النانوية لألياف السليلوز. عند إزالة اللجنين وإعادة ضغط الخشب، تتشكل شبكة ثلاثية الأبعاد من الروابط الهيدروجينية بين ألياف السليلوز النانوية، تشبه ما يحدث في الألياف الكربونية.

هذه الروابط قادرة على تحمل قوى شدّ تصل إلى 600 ميغاباسكال، وهي قيمة تقترب من مقاومة بعض أنواع الفولاذ الصناعي، مع مرونة أكبر ووزن أقل بكثير.

التطبيقات الصناعية والاقتصادية

الخشب الفائق Superwood ليس مجرد تجربة مخبرية، بل يدخل الآن مرحلة التصنيع التجاري في مصانع InventWood.
من بين التطبيقات المبكرة:

• الألواح الخارجية للمباني والأبراج الخضراء.
• المركبات الكهربائية لتخفيف الوزن وزيادة الكفاءة.
• الأثاث الذكي الذي يجمع بين الجمال الطبيعي والمتانة العالية.
• الجسور الخشبية والهياكل المعيارية للمشاريع السريعة في المناطق النائية.

اقتصاديًا، تتوقع الدراسات أن سوق المواد الحيوية المتقدمة قد يتجاوز 200 مليار دولار بحلول عام 2035، وSuperwood قد يكون من أبرز محركات هذا النمو، خصوصًا في ظل التوجه العالمي نحو البناء المستدام وتقليل الانبعاثات.

الجانب البيئي والاستدامة

بخلاف الفولاذ والخرسانة اللذين يتطلبان كميات ضخمة من الطاقة لإنتاجهما، يُعد Superwood مادة سالبة الكربون نسبيًا، لأنه يخزّن الكربون في بنيته الطبيعية ولا يطلقه.
إضافةً إلى ذلك، يمكن تصنيعه من خشب معاد تدويره أو من غابات مستدامة، مما يجعله خيارًا جذّابًا لدول تسعى إلى تقليل بصمتها الكربونية في قطاع البناء.

التحديات أمام الانتشار

• الكلفة الإنتاجية الحالية لا تزال مرتفعة نسبيًا.
• نقص المعايير الهندسية الدولية التي تنظّم استخدام هذه المادة في الأبنية العالية.
• الحاجة إلى خطوط إنتاج ضخمة لتلبية الطلب العالمي المتوقع خلال العقد المقبل.

لكن بالرغم من ذلك، تشير التوقعات إلى أن Superwood قد يبدأ بثورة مادية مماثلة لتلك التي أحدثها الألمنيوم في القرن العشرين.

المصدر:

• InventWood official site
• University of Maryland Research
• FastCompany & The Wall Street Journal

الأسئلة الشائعة