I coltelli più affilati disponibili sono realizzati in acciaio o ceramica, entrambi materiali artificiali che devono essere forgiati in forni a temperature estreme. Ora, i ricercatori utilizzando legno indurito, hanno sviluppato un metodo potenzialmente più sostenibile per realizzare coltelli affilati. Il metodo, pubblicato il 20 ottobre 2021 nella rivista Matter, rende il legno 23 volte più duro, un coltello realizzato con questo materiale è quasi tre volte più affilato di un coltello da tavola in acciaio inossidabile (il coltello in legno più affilato al mondo è giapponese – vedi video).
Teng Li, autore principale dello studio, scienziato dei materiali presso l’Università del Maryland, ha detto:
«Il coltello in legno temprato taglia facilmente una bistecca di media cottura, con prestazioni simili a un coltello da tavola, può essere lavato e riutilizzato, rendendolo un’alternativa promettente ai coltelli in acciaio, ceramica e plastica usa e getta».
Teng Li e il suo team hanno anche dimostrato che il loro materiale può essere utilizzato per produrre chiodi di legno affilati come i chiodi d’acciaio convenzionali, a differenza dei chiodi in acciaio, i chiodi in legno sviluppati dal team sono resistenti alla ruggine. I ricercatori hanno dimostrato che questi chiodi di legno, possono essere martellati per tenere insieme tre listelli di legno, senza danno al chiodo. Teng Li oltre a coltelli e chiodi, spera che, in futuro, il materiale possa essere utilizzato anche per realizzare pavimenti in legno più resistenti ai graffi e all’usura.
Il metodo di Teng Li per produrre legno indurito è nuovo, ma la lavorazione del legno in generale esiste da secoli, tuttavia, quando il legno è preparato per mobili o materiali da costruzione, viene lavorato solo con vapore e compressione e il materiale rimbalza leggermente dopo la modellatura.
Teng Li ha detto:
«Quando guardi intorno ai materiali duri che usi nella tua vita quotidiana, vedi che molti di loro sono materiali artificiali perché i materiali naturali non soddisfano necessariamente ciò di cui abbiamo bisogno. La cellulosa, il componente principale del legno, ha un rapporto tra resistenza e densità più elevato rispetto alla maggior parte dei materiali ingegnerizzati, come ceramiche, metalli e polimeri. Il nostro attuale utilizzo del legno tocca a malapena il suo pieno potenziale, anche se viene spesso utilizzato nell’edilizia, la resistenza del legno è inferiore a quella della cellulosa, questo perché il legno è composto solo dal 40%-50% di cellulosa, mentre il resto è costituito da emicellulosa e lignina, che funge da legante».
Teng Li e il suo team hanno cercato di trattare il legno in modo tale da rimuovere i componenti più deboli senza distruggere lo scheletro di cellulosa. Teng Li ha affermato:
«È un processo in due fasi, nella prima fase, delignifichiamo parzialmente il legno che in genere è molto rigido, ma dopo la rimozione della lignina diventa morbido, flessibile e un po’ molle; nella seconda fase, eseguiamo una pressa a caldo applicando pressione e calore al legno lavorato chimicamente per densificare e rimuovere l’acqua».
Il materiale dopo che è stato lavorato e modellato nella forma desiderata, viene rivestito con olio minerale per prolungarne la durata. La cellulosa tende a assorbire l’acqua, quindi questo rivestimento preserva l’affilatura del coltello durante l’uso e quando viene lavato in lavello o lavastoviglie.
Teng Li e il suo team utilizzando la microscopia ad alta risoluzione, hanno esaminato la microstruttura del legno indurito per determinare l’origine della sua forza. Teng Li ha detto:
«La resistenza del materiale è molto sensibile alle dimensioni e alla densità dei difetti, come vuoti, canali o fosse. Il processo in due fasi che stiamo utilizzando per lavorare il legno naturale, riduce o rimuove significativamente i difetti del legno naturale, quindi quei canali per trasportare l’acqua o altri nutrienti nell’albero sono quasi spariti».
Il processo di indurimento del legno realizzato da Teng Li e il suo team, ha il potenziale per essere più efficiente dal punto di vista energetico e avere un impatto ambientale inferiore rispetto alla produzione di altri materiali artificiali, sebbene sia necessaria un’analisi più approfondita per dirlo con certezza. Il primo passo richiede la bollitura del legno a 100° C in un bagno di prodotti chimici, che potrebbero essere potenzialmente riutilizzati da un lotto all’altro; per fare un confronto, il processo utilizzato per realizzare la ceramica richiede il riscaldamento dei materiali fino a poche migliaia di gradi centigradi.
Teng Li in conclusione ha detto:
«Nella nostra cucina, abbiamo molti elementi in legno che usiamo da molto tempo, come un tagliere, le bacchette o un mattarello, anche questi coltelli possono essere usati molte volte, affilandoli e sottoponendoli a regolare manutenzione».