Человек всегда работал с деревом, это естественный и привычный материал для инструментов, мебели, посуды, жилища и т. д. Полмиллиона лет назад люди смастерили первые деревянные инструменты, и лишь значительно позже начали использовать металл и пластик.
Может, пришло время вернуться к истокам, только на новом технологическом уровне?
В наше время инженеры получают сверхпрочную уплотнённую древесину, которую можно использовать в строительстве или бронежилетах. Кроме того, из дерева делают дешёвые органические солнечные элементы и накопители солнечного тепла в энергетике.
Сверхпрочная древесина
Американская компания InventWood недавно выпустила коммерческую первую партию так называемого «супердерева» (торговая марка Superwood), которое по прочности превосходит большинство металлов и металлических сплавов. Результаты экспериментов по уплотнению древесины инженеры опубликовали в журнале Nature.
На иллюстрации ниже перечислены шаги для получения древесины с повышенной прочностью:
Химическая обработка для частичного удаления лигнина/гемицеллюлозы.
Механическое горячее прессование при 100 °C с уменьшением толщины примерно в пять раз. Бóльшая часть уплотнённой древесины состоит из хорошо выровненных целлюлозных нановолокон. Уплотнение значительно усиливает водородные связи между соседними нановолокнами.
Удельная прочность материала составляет 422,2 ± 36,3 МПа·см³·г⁻¹ (рис. 2.b). Это больше, чем у типичных металлов (сплав Fe-Al-Mn-C, TRIPLEX, высокопрочная сталь, HSSS), и даже у лёгкого титаново-алюминиевого сплава Ti6Al4V.
В рекламных материалах InventWood заявляет, что супердерево в 10 раз «прочнее по весу» и в 6 раз легче стали, хотя графики в научной статье показывает не такое большое преимущество. Возможно, после публикации научной статьи компания сумела усовершенствовать технологический процесс или имеет в виду некоторые специфические характеристики прочности.
На рис. 4 видна пористая структура натурального дерева (b) и просветы клеток при поперечном разрезе (с). Заметно, как меняется структура древесины при уплотнении: мы видим полностью сжатые просветы клеток (е, f). После химической обработки доля легнина сокращается с 20,8% до 11,3%, а гемицеллюлозы с 19,5% до 5,2%. Доля целлюлозы сокращается незначительно: с 44,0% до 38,7%. На последнем снимке показаны целлюлозные нановолокна.
Смоделированные кривые «напряжение-деформация» указывают на 7,5-кратное увеличение прочности и вязкости разрушения (toughness) после уплотнения древесины.
Такую древесину можно использовать даже для лёгких бронежилетов, против пуль мелкого калибра:
Многослойный древесно-волокнистый материал поглощает баллистическую энергию примерно 6,0 кДж/м, что в десять раз превышает показатель обычного дерева.
Научная статья опубликована в журнале Nature (платный контент; pdf временно доступен по гостевой ссылке).
Компания наладила массовое производство супердерева после длительного процесса оформления торговой марки и более 140 патентов, которые защищают технологический процесс. Сооснователь и соавтор патентов — профессор Йельского университета Лянбин Ху.
Электричество из дерева
Органические солнечные элементы (organic solar cells, OSC) — очень перспективная технология возобновляемой энергетики, потому что такие элементы теоретически можно сделать очень дешёвыми и долговечными.
Например, учёные из Линчёпингского университета и Королевского технологического института (Швеция) несколько лет работают над применением крафт-лигнина из древесной целлюлозы для улучшения характеристик OSC.
В частности, они пробуют использовать промышленно растворённый фракционированный крафт-лигнин LignoBoost (на иллюстрации — аббревиатура KL). Равномерно распределённые фенольные группы в KL позволяют ему легко образовывать водородные связи с широко используемыми материалами в катодном интерфейсном слое CIL, такими как батокупроин (BCP).
Катодный интерфейсный слой (CIL) — это ультратонкий функциональный слой, применяемый в тонкоплёночных солнечных элементах, включая перовскитные и органические, и светодиодах.
Эта работа показала, что бинарные CIL хорошо работают в OSC с высокой совместимостью соотношения KL, демонстрируя эквивалентную или даже более высокую эффективность по сравнению с традиционными CIL в современных OSC. Кроме того, сочетание KL и BCP значительно повысило стабильность OSC, благодаря тому, что KL блокирует реакцию между BCP и нефуллереновыми акцепторами (NFA).
Хотя крафт-лигнин из древесины составляет пока небольшую часть солнечной ячейки, но в конечном итоге исследователи хотят разработать солнечную ячейку целиком из древесных материалов. Научная статья опубликована в октябре 2023 года в журнале Advanced Materials (doi: 10.1002/adma.202307646).
В другом исследовании 2026 года китайские учёные изготовили из древесины солнечно-тепловую ячейку (CPCM), которая накапливает тепло и генерирует электроэнергию, после химической обработки бальзового дерева. Бальза (охрома) — уникальная древесина, известная во всём мире как самый мягкий и пористый коммерческий лесоматериал.
Под микроскопом бальза выглядит как пучок выровненных микротрубочек, каждая шириной около 20–50 мкм. Эти каналы могут направлять тепло и удерживать материалы, что делает их естественной «решёткой» для искусственных конструкций, которые мы хотим сделать на их основе. Именно такую модификацию произвели инженеры из Куньминского университета науки и технологий и Гуандунского технологического университета (Китай)
Поскольку сырая древесина отражает солнечный свет и впитывает воду, исследователи сначала удалили из неё лигнин. Этот этап увеличил пористость выше 93%, а древесина превратилась в высокопористую губку. Затем химически обработали внутренние поверхности и покрыли стены канала ультратонкими листами чёрного фосфорена — материала, который поглощает солнечный свет в УФ, видимом и ИК-диапазонах, преобразуя его в тепло.
Фосфорен обладает огнеупорными свойствами, но быстро разлагается на воздухе. Чтобы решить эту проблему, каждый нанолисток покрыли защитным слоем из таниновой кислоты и ионов железа. Эта металлическо-полифенольная сеть действует как молекулярный щит, предотвращая окисление и одновременно улучшая поглощение света за счёт эффектов переноса заряда. Даже после 150 дней солнечного воздействия материал остался стабильным.
Затем добавили серебряные наночастицы, которые усиливают поглощение света за счёт плазмонных эффектов, в основном усиливая взаимодействие материала с солнечным светом. Наконец, нанесли длинные углеводородные цепочки на поверхность, сделав её водоотталкивающей. Готовая структура имела угол смачивания 153°, то есть вода просто скатывается.
Каналы бальзы заполнили стеариновой кислотой. При нагревании это вещество плавится и накапливает энергию; при охлаждении затвердевает и высвобождает её.
Изготовленный из дерева материал накапливает около 175 кДж на кг массы, преобразует 91,27% входящего солнечного света в полезное тепло, а в сочетании с термоэлектрическим генератором выдаёт до 0,65 В в солнечный день.
Как видим, из дерева можно сделать высокоэффективную солнечную систему. Оно поглощает солнечный свет и накапливает тепло, защищая себя от влаги и огня. В будущем такой материал тоже можно использовать в строительстве.
Научная работа опубликована в марте 2026 года в журнале Advanced Materials.
Сначала были контейнеры
Хотя в школьных учебниках упоминают «палки-копалки» и копья, в реальности самые древние деревянные изделия — это лоток из древесной коры возрастом от 400 000 до 500 000 лет и строительные конструкции возрастом 470 000 лет.
Исходя из этой научной работы, переносные ёмкости (контейнеры) не были изобретением оседлых фермеров, а являлись базовым, критически важным элементом кочевого образа жизни древних гоминид 500 000 лет назад, чтобы переносить еду, воду и младенцев на большие расстояния. Этот факт (первичность контейнеров) косвенно подтверждается использованием контейнеров другими приматами. Например, губки для воды и ложки/черпаки из листьев у шимпанзе. Они даже умеют базово обрабатывать древесину (удалять лишнее и заострять ветки).
В общем, за древесиной наше прошлое, но и будущее тоже. Высокотехнологические сверхпрочные материалы в строительстве, аккумуляторы тепла, органические элементы. И мы ещё не научились применять фотосинтез в энергетике.
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»
Комментарии (41)
Aquahawk
22.06.2026 07:19а как такой дом переживает пожар в отдельно взятой квартире? Нормальные многоэтажные дома из корпича, панелей или бетона совершенно спокойно позволяют выгореть одной квартире и не повредить остальные.
agat000
22.06.2026 07:19Оно органическое, а значит горючее. Скорее всего медленно и "не поддерживает горение", но при наличии других горючих материалов - прогорит, или как минимум потеряет прочность, домик сложится. Но не быстро, люди успеют эвакуироваться.
Если снабдить каждую квартиру трубами пожаротушения - вполне может быть безопасным. Вопрос только в стоимости, бетон и кирпич по любому дешевле.
Volodichev
22.06.2026 07:19Ага, а в случае использования спринклерного пожаротушения деревянные конструкции разбухнут от воды и испортятся не хуже, чем от огня... Ну такое себе.
agat000
22.06.2026 07:19Они же не совсем деревянные. Если уж такие пресованные и обработанные - впитывать особо не будут. Наверное. Главное, чтобы несущие конструкции не испортились, панели и поменять можно.
В любом случае - без пожаротушения это нельзя испоьзовать в многоэтажном строительстве. Ни одна страховая не подпишется.
А натурные испытания покажут - как оно переживет пожар. Уцелеет сарайчик или под снос.
orthoxerox
22.06.2026 07:19В США, где массово строятся каркасные “хрущёвки” из обычного дерева, они все оснащаются спринклерами. Потом обуглившиеся и/или намокшие элементы заменяются, погорельцы и их соседи в это время снимают другое жильё, а потом делают ремонт.
Kartyge
22.06.2026 07:19"Зумеры изобрели дельта-древесину"?
ksbes
22.06.2026 07:19Ну вроде дельта-древесина менее прочна чем сталь, а тут - более. И технологии немного различаются: у дельта-древесины все эти микропоры сначала пропитываются “эпоксидкой”, а тут, судя по описанию - наоборот протравливаются от всякого “мусора”.
Так что это - дельта-древесина++!
dolbi
22.06.2026 07:19Для узкой специализации - да. В массовом жилом строительстве - ну бред же. Столько заморочек, когда есть проверенные и более дешёвые технологии.
Onofrash
22.06.2026 07:19Где-нибудь в строительстве яхт как премиальный материал наверняка взлетит
Volodichev
22.06.2026 07:19Эм... Корпуса уже не первое десятилетие делают из стекло и углеволокна, которые фору дадут размокающей древесине. На палубах лучше тика всё равно ничего не придумать.
Но эко-двинутым сойдёт.
cofein51
22.06.2026 07:19Или богатым.
Когда золотыми часами уже не удивить, циферблат из окаменелых фекалий динозавра - звучит очень круто/вызывающи...
У тебя какое то стекловолокно на яхте, из него палки лыдны делают для школьников, а у меня супер древесина из которой девственницы отсосали всё плохое, потом её пресанули парни с района в сауне, и она даже пулю остановит...
Dreams_and_magic
22.06.2026 07:19"Рис. 10. Бальза — почти самое лёгкое дерево на Земле " - а что легче?
RalphMirebs
22.06.2026 07:19Эсхиномена элафроксилон
Wadimich
22.06.2026 07:19Если душнить, то коммент с «Эсхиномена элафроксилон» выглядит умно, но на деле он скорее цепляется к слову «почти», чем реально опровергает бальзу.
В статье написано: «Бальза — почти самое лёгкое дерево на Земле». И это вполне нормальная осторожная формулировка.
По цифрам:
Бальза:
обычно около 160 кг/м³;
типичный диапазон 120–220 кг/м³;
коммерчески предпочтительный диапазон 120–160 кг/м³.
Источник:
https://www.woodsolutions.com.au/wood-species/hardwood/balsaЭсхиномена элафроксилон / амбач:
160–190 кг/м³ при 15% влажности.
Источник:
https://prota.prota4u.org/protav8.asp?p=Aeschynomene+elaphroxylonТо есть если сравнивать нормальные цифры, амбач не выглядит «легче бальзы». Он примерно в той же категории или даже тяжелее типичной бальзы: 160–190 против ~160 кг/м³.
Если очень захотеть натянуть сову на глобус и грубо вычесть из амбача 15% влажности, получится примерно 139–165 кг/м³ сухой оценки. Тогда нижняя граница может быть легче типичной бальзы примерно на 21 кг/м³, то есть около 13%. Но это уже сравнение разных источников, разных условий измерения и вообще довольно скользкая математика.
А если взять лёгкую коммерческую бальзу 120 кг/м³, то амбач уже не легче. А если брать экстремально лёгкие образцы сухой бальзы, там встречаются оценки вплоть до 40 кг/м³, и тогда амбач вообще мимо кассы.
Источник по широкому диапазону сухой бальзы:
https://www.cargohandbook.com/Balsa_WoodЕсть ещё Aeschynomene aspera, у которой указывают 110–190 кг/м³, и вот она на нижней границе уже реально может быть легче типичной бальзы. Но это уже другой вид, плюс там начинается отдельная душнина: что именно мы считаем «деревом», древесиной, стеблевой сердцевиной и т.п.
Источник:
https://tropical.theferns.info/viewtropical.php?id=Aeschynomene+asperaИтог: шутка нормальная, но не потому что «бальза проиграла», а потому что автор аккуратно написал «почти», а комментатор пришёл с ботаническим латинским названием и сделал вид, что закрыл вопрос.
Если коротко: бальза всё ещё остаётся одним из самых лёгких и самым известным лёгким коммерческим лесоматериалом. Амбач — редкая губчатая ботаническая душнина примерно из той же весовой лиги, но не уверенный победитель.
P.S. Да, этот ответ сделан с помощью ИИ, потому что все* сейчас пишут статьи с ИИ, а я хотя бы честно подписываю, где начинается душнина.
«все» — это художественное преувеличение для защиты от душнил, которые сейчас придут душнить уже про слово «все».
danyovalev
22.06.2026 07:19Прессовать древесину в 5 раз при температуре 100 градусов, это колоссальные энергозатраты в масштабах производства
Volodichev
22.06.2026 07:19Ну если сравнить с расходом энергии на выплавку стали того же объёма, то не так уж и много.
FatherYan
22.06.2026 07:19Только куб качественной древесины (строевого леса) изначально стоит довольно дорого. И если все эти манипуляции подымут его цену еще в разы, что весьма вероятно, их смысл сомнителен. Проще тогда из стали или других материалов делать.
GidraVydra
22.06.2026 07:19Ага, инфа сотка. А электролизовать алюминий при 1000 градусах в криолитовых ваннах, обжигать портландцемент при 1500 градусах, или плавить сталь при 2000 градусах в кислородном конвертере - не колоссальные энергозатраты?
ksbes
22.06.2026 07:19Сталь в конверторах сама себя плавит (в этом их и прикол!). И цемент, кстати - тоже сам себе греться помогает.
А вот алюминий - да. Против алюминия ничего не могу сказать. По себестоимаости - это почти чистая элетроэнергия.
GidraVydra
22.06.2026 07:19Сталь в конверторах сама себя плавит (в этом их и прикол!). И цемент, кстати - тоже сам себе греться помогает.
Энергия не берется из ниоткуда. Сталь в конвертере "сама себя плавит" за счет выгорания энергоносителя - углерода, который загрузили на предыдущем этапе в доменную печь. Из килограмма чугуна в конвертере выгорает ~30 г углерода, то есть примерно 1000 BTU, и ещё на 200-300 BTU выгорает кремния и других примесей, на восстановление которых из оксидов была потрачена энергия в домне. Собственно, чтобы нагреть и расплавить 1 кг чугуна, нужно не менее 1000 BTU.
Обжиг цемента расходует около 5000 BTU на 1 кг готового продукта, это примерно в 30 раз больше, чем нужно для нагрева 1 кг древесины до 100 градусов. То, что там на одной из стадий есть экзотермические процессы, не меняет вообще ничего.
Daddy_Cool
22.06.2026 07:19Интересно как с твердостью.
Так-то число 422 МПа см3/г впечатляет.
Посмотрел на удельную прочность других материалов.
Углеродное волокно T1200 Промышленный рекорд~4 400
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (Dyneema®)~3 000 – 3 500
ЭТО ДЕРЕВО
Кевлар® 49 ~250 – 285
Титановый сплав Ti6Al4V~195 – 275
Все стали хуже, но у сталей другие преимущества.
Интересно как себя ведет при разрушении, а то может пора возвращаться к деревянным самолетам?
ebt
22.06.2026 07:19принципиальный шоу-стоппер, это температура фазового перехода и реакционная способность, в авиапроме с этим всё ясно, так вот, теоретически, обе этих фичи можно донастроить при помощи вычислительного материаловедения и геномики, вводя, к примеру, пассивирующие дефекты и используя генный инжиниринг, короче говоря, навскидку, это вполне полетит, только объём R&D нечеловеческий
GidraVydra
22.06.2026 07:19обе этих фичи можно донастроить при помощи вычислительного материаловедения и геномики
Спасибо, взоржал, особенно про геномику. Погуглите что это такое...
Что именно вы в целлюлозе и гемицеллюлозе собрались "донастраивать"? И как вы собираетесь это делать
геномикой, тьфу, геномодификацией?ebt
22.06.2026 07:19В целлюлозе можно много чего донастроить: механические свойства (эластичность, хрупкость, охрупчиваемость и тд.), электронные и оптические свойства (магнитную восприимчивость, металличность), термохимические и кинетические свойства (реакционную способность, ингибирование) и тд. и тп. Разумеется, коллаборация с биологами и полная расшифровка генома круциальна. Если что, я занимаюсь материаловедением профессионально, и услуги моих бизнесов востребованы по всему миру.
Кстати, дорогой аноним, вот эта твоя манера говорить с незнакомым собеседником чуть свысока, не зная ни кто он такой, ни чем он занимается, она откуда берётся, из какого-то собственного комплекса неполноценности?
ksbes
22.06.2026 07:19Интересно как себя ведет при разрушении
Кстати - очень хреново оно себя ведёт при разрушении. Т.е. бронежелеты из этой фигни надевать только на своих злейших врагов которым желаешь долгой мучительной смерти. Не просто так деревянные мины запрещены всякими договорами и конвенциями: древенную щепу не видно на рентгене внутри человека и она там, непонятно где гниёт. Со всеми вытикающими.
Rive
22.06.2026 07:19Корпус деревянных мин банально и скучно гниёт в земле и сам, так что их использовали разве что от дефицита металла.
andy_light
22.06.2026 07:19У нас уже что-то подобное есть - https://ultralam.com/lvl
orthoxerox
22.06.2026 07:19LVL - это просто фанера, но только много-много-многослойная, то есть не лист, а брус. А тут они сначала берут доску и прессуют её до толщины шпона, а потом уже такой сверхплотный шпон склеивают в суперфанеру.
GidraVydra
22.06.2026 07:19Вообще никакого отношения к материалу из поста не имеет.
andy_light
22.06.2026 07:19И то, и то из дерева, и то, и то прессуется, и то, и то прочнее стали. Действительно, не имеет.
Ну и написал же "подобное".
konst90
22.06.2026 07:19Очень редко в инженерной практике встречается предел прочности, отнесенный к весу. Обычно отдельно указывается предел прочности (ну и предел текучести), и отдельно - плотность. А дальше любой инженер, поделив одно на другое, получает удельную прочность. Здесь же ребята делают акцент на удельной прочности, а плотность прямо не указывают, только "в 6 раз легче стали", то есть примерно 1,3 г/см3.
Но, к счастью, предел прочности указан - около 600 МПа. Это примерно в 3 раза выше, чем у самых доступных сталей (типа Ст3), но уступает достаточно дешевой 30ХГСА (от 700 до 1200 МПа, в зависимости от термообработки). При этом цена этого чудо-дерева не указана.
Поэтому такое дерево хорошо подойдет для задач, где основная нагрузка - это масса самой конструкции, но там, где основной нагрузкой будет что-то другое - похоже, лучше выбрать более традиционный материал.
Daddy_Cool
22.06.2026 07:19Так уж и редко? Авиация, велосипеды, мосты...
konst90
22.06.2026 07:19Я имел в виду, что он редко указывается в справочниках. Мне, по крайней мере, такое не попадалось ни разу.
GidraVydra
22.06.2026 07:19Если поделить одно на другое может любой инженер, то в чем проблема для этого инженера совершить обратное действие?
konst90
22.06.2026 07:19В том, что делить не на что. Плотность-то они нигде не указали.
Ну и конечно то, что делить не так удобно, как сразу сравнить характеристики в общепринятом виде.
Ded_Banzai
Под этим постом как никогда уместна новость о внедрении технологий строительства высотных домов из дерева.