木材改造技术使硬度增加23倍，坚硬的木刀比钢刃刀锋利3倍可切牛排

最锋利的刀具由钢或陶瓷制成，两者都是人造材料，必须在极端温度下在熔炉中锻造。马里兰大学研究人员开发出一种可持续的制造锋利刀具的方法：使用硬化木材。这种方法使木材的硬度提高了23倍，用这种材料制成的刀比不锈钢餐桌刀锋利近三倍。

　　

该研究的资深作者、马里兰大学的材料科学家Teng Li说:“这把刀可以很容易地切开半熟的牛排，其效果和餐桌上的刀差不多。”之后，硬化的木刀可以清洗和重复使用，使其成为钢、陶瓷和一次性塑料刀的有前途的替代品。

李和他的团队还展示了他们的材料可以用来制作像传统钢钉一样锋利的木钉。与钢钉不同，该团队开发的木钉可以防锈。研究人员表示，这些木钉可以用来钉三块木板，而不会对钉子造成任何损坏。除了刀和钉子，李希望在未来，这种材料还可以用来制作更耐刮擦和磨损的硬木地板。

虽然李的方法生产硬化木材是新的，但木材加工已经有几个世纪的历史了。但是木材在制作家具或建筑材料时，只经过蒸汽和压缩处理，成型后会有一定的反弹。“纤维素是木材的主要成分，它的强度与密度比大多数工程材料(如陶瓷、金属和聚合物)都要高，但我们目前对木材的使用几乎没有发挥它的全部潜力。”尽管木材经常用于建筑，但它的强度不如纤维素。这是因为木材仅由40%-50%的纤维素组成，其余的由半纤维素和木质素组成，木质素起到粘结剂的作用。

李和他的团队试图用这样一种方法来处理木材，即去除较弱的成分，同时不破坏纤维素骨架。“这是一个两步的过程，”李说。“在第一步中，我们对木材进行部分脱木质素处理。一般来说，木材是非常坚硬的，但去除木质素后，它变得柔软，有弹性，有点软。在第二步中，我们采用热压法，对经过化学处理的木材施加压力和热量，使其致密并去除水分。”

在材料被加工和雕刻成所需的形状后，它被涂上矿物油以延长其使用寿命。纤维素容易吸收水分，所以这种涂层可以在使用过程中以及在水槽或洗碗机中清洗时保持刀的锋利。

利用高分辨率显微镜，李和他的团队检查了硬化木材的微观结构，以确定其强度的来源。“一块材料的强度对缺陷的大小和密度非常敏感，比如孔洞、沟道或凹坑，”李说。“我们处理天然木材的两步过程大大减少或消除了天然木材的缺陷，所以那些运输水或其他营养物质的渠道几乎消失了。”

与其他人造材料的制造相比，这种木材硬化工艺具有更高的能源效率和更低的环境影响的潜力，尽管还需要更深入的分析来确定。第一步需要在100摄氏度的化学溶液中煮沸木材，这些化学溶液有可能分批重复使用。相比之下，制造陶瓷的过程需要将材料加热到几千摄氏度。

“在我们的厨房里，我们有很多可以使用很长时间的木块，比如切菜板、筷子或擀面杖，”李说。“这些刀也可以多次使用，如果你重新打磨它们，磨快它们，并进行相同的日常保养。”