Обработка древесины путем нанесения атомного слоя

Обработка пиломатериалов под давлением, которая включает помещение их в герметичный резервуар и нагнетание в них химикатов, используется уже более столетия для того, чтобы предотвратить появление грибка, вызывающего гниение древесины во влажной среде. В настоящее время исследователи из Технологического института штата Джорджия разработали новый метод, который мог бы заменить традиционную обработку давлением как способ сделать пиломатериалы не только устойчивыми к грибкам, но и почти непроницаемыми для воды. И более теплоизолирующими. Новый метод предусматривает нанесение защитного покрытия из оксида металла толщиной всего несколько атомов на всю клеточную структуру древесины. Этот процесс, известный как нанесение атомного слоя, уже нередко используется в производстве микроэлектроники, в настоящее же время изучается возможность применения его и по древесине. Подобно обработке давлением, процесс выполняется в воздухонепроницаемой камере, но в этом случае камера находится под низким давлением, чтобы помочь молекулам газа проникнуть во всю структуру древесины.

Было действительно важно, чтобы это покрытие было нанесено на всю древесину, а не только на поверхность, говорит Марк Лосего, доцент School of Materials Science and Engineering. Древесина имеет поры шириной не более толщины человеческого волоса, и мы использовали эти отверстия в качестве пути прохождения газов через всю структуру дерева.

Когда молекулы газа движутся по этим путям, они реагируют с поверхностями пор, образуя конформное атомное покрытие из оксида металла по всей внутренней поверхности дерева. В результате получается древесина, которая сбрасывает воду со своей поверхности и не впитывает воду даже при погружении.

На фото Эллисон Картер видим обработанный и необработанный куски древесины, погруженные в воду. Пиломатериалы слева были обработаны методом нанесения атомного слоя. Он не впитывает воду даже при погружении. Справа для сравнения показан необработанный пиломатериал. Он легко впитывает воду, вызывая изменение цвета в течение нескольких секунд.