Doğal ahşap ve metal, binlerce yıldır insanlar için temel yapı malzemeleri olmuştur. Plastik dediğimiz sentetik polimerler, 20. yüzyılda patlayan yeni bir buluş.
Hem metaller hem de plastikler, endüstriyel ve ticari kullanım için çok uygun özelliklere sahiptir. Metaller güçlüdür, serttir ve genellikle havaya, suya, ısıya ve sürekli strese karşı dayanıklıdır. Ancak, aynı zamanda daha fazla kaynak gerektirir (bu da daha pahalıdır). ürünlerini üretir ve rafine eder. Plastik, metalin bazı işlevlerini sağlarken daha az kütle gerektirir ve üretimi çok ucuzdur. Özellikleri hemen hemen her kullanım için özelleştirilebilir. iyi bir şey ve kimse plastik bir evde yaşamak istemez. Ayrıca, genellikle fosil yakıtlardan arındırılırlar.
Bazı uygulamalarda doğal ahşap, metaller ve plastiklerle rekabet edebilir. Çoğu aile evi ahşap çerçeve üzerine inşa edilmiştir. Sorun, doğal ahşabın çok yumuşak olması ve çoğu zaman plastik ve metalin yerini alamayacak kadar sudan kolayca zarar görmesidir. Matter dergisinde yayınlanan, bu sınırlamaların üstesinden gelen sertleştirilmiş bir ahşap malzemenin yaratılmasını araştırıyor. Bu araştırma, tahta bıçakların ve çivilerin yaratılmasıyla sonuçlandı. Tahta bıçak ne kadar iyi ve yakın zamanda onu kullanacak mısınız?
Ahşabın lifli yapısı, teorik olarak iyi mukavemet özelliklerine sahip doğal bir polimer olan yaklaşık %50 selülozdan oluşur. Ahşap yapının geri kalan yarısı esas olarak lignin ve hemiselülozdur. Selüloz ise ahşaba doğal yapısının omurgasını sağlayan uzun, sert lifler oluşturur. mukavemet, hemiselüloz çok az tutarlı bir yapıya sahiptir ve bu nedenle ahşabın gücüne hiçbir katkıda bulunmaz. Lignin, selüloz lifleri arasındaki boşlukları doldurur ve canlı ahşap için yararlı görevler gerçekleştirir. bir engel
Bu çalışmada, doğal ahşap dört adımda sertleştirilmiş ahşap (HW) haline getirildi. İlk olarak, odun, hemiselüloz ve ligninin bir kısmını çıkarmak için sodyum hidroksit ve sodyum sülfat içinde kaynatılır. Bu kimyasal işlemden sonra, ahşap preslenerek daha yoğun hale gelir. Oda sıcaklığında birkaç saat preste bekletin. Bu, ahşaptaki doğal boşlukları veya gözenekleri azaltır ve bitişik selüloz lifleri arasındaki kimyasal bağı güçlendirir. Ardından, ahşap birkaç dakika daha 105°C'de (221°F) basınçlandırılır. yoğunlaştırmayı tamamlamak için saat ve ardından kurutulur. Son olarak, bitmiş ürünün su geçirmez olması için ahşap 48 saat boyunca mineral yağa daldırılır.
Yapısal bir malzemenin mekanik özelliklerinden biri, kuvvetle sıkıştırıldığında deformasyona direnme yeteneğinin bir ölçüsü olan çentik sertliğidir. Elmas çelikten, altından, ahşaptan ve ambalaj köpüğünden daha serttir. gemolojide kullanılan Mohs sertliği gibi sertliği belirlemek için kullanılan testler, Brinell testi bunlardan biridir. Konsepti basittir: test yüzeyine belirli bir kuvvetle sert bir metal bilye bastırılır. Dairesel çapı ölçün top tarafından oluşturulan girinti. Brinell sertlik değeri matematiksel bir formül kullanılarak hesaplanır;kabaca söylemek gerekirse, topun çarptığı delik ne kadar büyükse malzeme o kadar yumuşaktır. Bu testte HW, doğal ahşaptan 23 kat daha serttir.
İşlenmemiş doğal ahşapların çoğu suyu emer. Bu, ahşabı genişletebilir ve sonunda yapısal özelliklerini yok edebilir. Yazarlar, HW'nin su direncini artırmak için iki günlük bir mineral ıslatma kullandılar ve bu da onu daha hidrofobik hale getirdi ("sudan korkar"). Hidrofobiklik testi, bir yüzeye bir damla su yerleştirilmesini içerir. Yüzey ne kadar hidrofobik olursa, su damlacıkları o kadar küresel hale gelir. Öte yandan hidrofilik ("suyu seven") bir yüzey, damlacıkları düz bir şekilde yayar (ve ardından suyu daha kolay emer). Bu nedenle mineral ıslatma, HW'nin hidrofobikliğini önemli ölçüde artırmakla kalmaz, aynı zamanda ahşabın nemi emmesini de önler.
Bazı mühendislik testlerinde, HW bıçakları metal bıçaklardan biraz daha iyi performans gösterdi. Yazarlar, HW bıçağının piyasada bulunan bir bıçaktan yaklaşık üç kat daha keskin olduğunu iddia ediyor. Ancak, bu ilginç sonucun bir uyarısı var. Araştırmacılar sofra bıçaklarını karşılaştırıyorlar. veya tereyağı bıçakları diyebileceğimiz bıçaklar. Bunların özellikle keskin olması amaçlanmamıştır. Yazarlar bıçaklarının bir bifteği kestiği bir video gösteriyorlar, ancak oldukça güçlü bir yetişkin muhtemelen aynı bifteği metal bir çatalın kör tarafıyla kesebilir ve bir biftek bıçağı çok daha iyi çalışırdı.
Peki ya çiviler? Tek bir HW çivisi, demir çivilere kıyasla görece kolay olduğu kadar ayrıntılı olmasa da, görünüşe göre kolayca üç kalastan oluşan bir yığına çakılabiliyor. Tahta mandallar, tahtaları bir arada tutabilir ve yırtılacak kuvvete direnebilir. Ancak, testlerinde her iki durumda da tahtalar, her iki çivi de bozulmadan önce başarısız oldu, bu nedenle daha güçlü çiviler açığa çıkmadı.
HW çiviler başka şekillerde daha mı iyi? Tahta mandallar daha hafiftir, ancak yapının ağırlığı esas olarak onu bir arada tutan mandalların kütlesi tarafından yönlendirilmez. Ahşap mandallar paslanmaz. Bununla birlikte, su geçirmez veya biyolojik olarak parçalamak
Yazarın ahşabı doğal ahşaptan daha güçlü hale getirmek için bir süreç geliştirdiğine şüphe yok. Bununla birlikte, herhangi bir iş için donanımın kullanılması daha fazla araştırma gerektirir. Plastik kadar ucuz ve kaynaksız olabilir mi? Daha güçlü malzemelerle rekabet edebilir mi? , daha çekici, sonsuz kez yeniden kullanılabilir metal nesneler? Araştırmaları ilginç soruları gündeme getiriyor. Devam eden mühendislik (ve nihayetinde pazar) bunlara cevap verecektir.
Gönderim zamanı: 13 Nisan 2022
