Mặc dù gỗ được trồng bền vững là vật liệu xây dựng thân thiện môi trường và có chi phí thấp, song độ bền kéo tương đối hạn chế khiến vật liệu này khó đáp ứng các yêu cầu chịu lực cao. Nguyên nhân chính nằm ở cấu trúc vi mô của gỗ. Mỗi sợi gỗ chủ yếu gồm cellulose và lignin, tạo thành một cấu trúc dạng ống rỗng kéo dài theo thớ gỗ. Khoang rỗng bên trong, gọi là lumen, chính là yếu tố làm suy giảm độ bền cơ học của vật liệu.

Nhằm khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu tại Đại học Nam Kinh đã phối hợp phát triển một quy trình xử lý mới cho phép làm đặc cấu trúc sợi gỗ từ bên trong, thay vì chỉ nén cơ học từ bên ngoài như các phương pháp truyền thống. Quy trình bắt đầu bằng việc đun sôi khối gỗ trong dung dịch gồm natri hydroxide và natri sulfite để loại bỏ một phần lignin.

Sau đó, khối gỗ được ngâm trong hỗn hợp muối lithium chloride và dung môi dimethylacetamide ở nhiệt độ cao. Giai đoạn này khiến cellulose cùng phần lignin còn lại trương nở, lấp đầy khoang rỗng lumen bên trong các sợi gỗ. Ở bước cuối, gỗ được để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng trong khoảng 10 giờ. Trong quá trình này, vật liệu co lại đồng đều theo mọi hướng ngang, nhưng vẫn giữ nguyên chiều dài ban đầu.

Kết quả thu được là một loại gỗ “tự làm đặc” với độ bền kéo, độ bền uốn và khả năng chịu va đập được đánh giá ở mức rất cao, vượt xa gỗ tự nhiên và cả các loại gỗ được nén bằng phương pháp cơ học thông thường. Khác với gỗ nén truyền thống – nơi các sợi chỉ bị ép phẳng theo một hướng – cấu trúc mới cho phép toàn bộ sợi gỗ được làm đặc đồng đều từ bên trong, tạo nên sự cải thiện toàn diện về tính chất cơ học.

Một ưu điểm đáng chú ý khác của công nghệ này là không cần sử dụng các quy trình ép nóng tiêu tốn nhiều năng lượng, vốn thường được áp dụng trong các phương pháp làm đặc gỗ đồng nhất trước đây. Điều này giúp giảm chi phí năng lượng và tăng tính khả thi khi mở rộng quy mô sản xuất.

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng rằng, sau khi tiếp tục hoàn thiện và tối ưu hóa, loại gỗ tự làm đặc này có thể được sử dụng như một vật liệu thay thế cho kim loại trong xây dựng, kết cấu kỹ thuật và nhiều ứng dụng khác, góp phần giảm phụ thuộc vào vật liệu truyền thống có chi phí và tác động môi trường cao.

Tổng thể, nghiên cứu này là kết quả của hợp tác nghiên cứu liên phòng thí nghiệm trong lĩnh vực khoa học vật liệu tại Đại học Nam Kinh, dưới sự dẫn dắt của các nhà khoa học Dafang Huang và Jie Li. Sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhóm chuyên môn về vật liệu, hóa học và kỹ thuật đã tạo nền tảng cho một hướng tiếp cận mới, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi của gỗ kỹ thuật trong tương lai.