Табиғи ағаш пен металл мыңдаған жылдар бойы адамдар үшін маңызды құрылыс материалдары болды. Пластмасса деп атайтын синтетикалық полимерлер 20-шы ғасырда жарылған соңғы өнертабыс.
Металдардың да, пластмассалардың да өнеркәсіптік және коммерциялық мақсатта қолдануға жарамды қасиеттері бар. Металлдар берік, қатты және әдетте ауаға, суға, жылуға және тұрақты кернеуге төзімді. Дегенмен, олар сонымен бірге көбірек ресурстарды (бұл қымбатырақ дегенді білдіреді) қажет етеді. өз өнімдерін өндіреді және тазартады. Пластик металдың кейбір функцияларын қамтамасыз етеді, сонымен бірге аз массаны қажет етеді және өндіру өте арзан. Олардың қасиеттерін кез келген дерлік қолдану үшін теңшеуге болады. Дегенмен, арзан коммерциялық пластиктер қорқынышты құрылымдық материалдарды жасайды: пластикалық құрылғылар жақсы нәрсе, және ешкім пластикалық үйде тұрғысы келмейді.Сонымен қатар, олар көбінесе қазба отынынан тазартылады.
Кейбір қолданбаларда табиғи ағаш металдармен және пластмассалармен бәсекеге түсе алады. Отбасылық үйлердің көпшілігі ағаш жақтауларға салынған. Мәселе мынада: табиғи ағаш тым жұмсақ және судың әсерінен тым оңай бүлініп, пластик пен металды алмастыра алмайды. Соңғы қағаз Matter журналында жарияланған бұл шектеулерді еңсеретін қатайтылған ағаш материалының жасалуын зерттейді. Бұл зерттеу ағаш пышақтар мен шегелерді жасаумен аяқталды. Ағаш пышақ қаншалықты жақсы және сіз оны жақын арада пайдаланасыз ба?
Ағаштың талшықты құрылымы шамамен 50% целлюлозадан тұрады, теориялық тұрғыдан жақсы беріктік қасиеттері бар табиғи полимер. Ағаш құрылымының қалған жартысы негізінен лигнин мен гемицеллюлозадан тұрады. Целлюлоза ағаштың табиғи негізін қамтамасыз ететін ұзын, қатты талшықтарды түзеді. беріктігі, гемицеллюлозаның құрылымы шамалы, сондықтан ағаштың беріктігіне ешнәрсе ықпал етпейді.Лигнин целлюлоза талшықтары арасындағы бос орындарды толтырады және тірі ағаш үшін пайдалы тапсырмаларды орындайды.Бірақ адамдар ағашты тығыздау және оның целлюлоза талшықтарын бір-бірімен тығыз байланыстыру мақсатында лигнин болды. кедергі.
Бұл зерттеуде табиғи ағаш төрт қадамда шыңдалған ағашқа (HW) айналдырылды. Біріншіден, гемицеллюлоза мен лигниннің бір бөлігін жою үшін ағаш натрий гидроксиді мен натрий сульфатында қайнатылады. Осы химиялық өңдеуден кейін ағаш престеу арқылы тығызырақ болады. оны бөлме температурасында бірнеше сағат бойы прессте ұстаңыз. Бұл ағаштағы табиғи саңылауларды немесе саңылауларды азайтады және іргелес целлюлоза талшықтары арасындағы химиялық байланысты күшейтеді. Одан кейін ағаш 105 ° C (221 ° F) температурада тағы бірнеше рет қысымдалады. тығыздауды аяқтау үшін сағат, содан кейін кептіріледі. Соңында, дайын өнімді су өткізбейтін ету үшін ағаш 48 сағат бойы минералды майға батырылады.
Құрылымдық материалдың механикалық қасиеттерінің бірі - оның күшпен қысылған кезде деформацияға қарсы тұру қабілетінің өлшемі болып табылатын шегініс қаттылығы. Алмаз болаттан қатты, алтыннан қатты, ағаштан қатты және орауыш көбіктен қаттырақ. Көптеген инженерлік құрылымдардың арасында қаттылықты анықтау үшін қолданылатын сынақтар, мысалы, гемологияда қолданылатын Mohs қаттылығы, Бринелл сынағы солардың бірі. Оның тұжырымдамасы қарапайым: қатты металл шарикті подшипник сынақ бетіне белгілі бір күшпен басылады. Шеңбердің диаметрін өлшеңіз. шар арқылы жасалған шегініс. Бринелл қаттылығының мәні математикалық формула арқылы есептеледі; дөрекі айтқанда, доп соғылған тесік неғұрлым үлкен болса, соғұрлым материал жұмсақ болады. Бұл сынақта HW табиғи ағаштан 23 есе қаттырақ.
Өңделмеген табиғи ағаштың көпшілігі суды сіңіреді. Бұл ағашты кеңейтіп, сайып келгенде оның құрылымдық қасиеттерін бұзуы мүмкін. Авторлар HW суға төзімділігін арттыру үшін оны гидрофобты («судан қорқады») ету үшін екі күндік минералды суды пайдаланды. Гидрофобтылық сынағы бетке су тамшысын орналастыруды қамтиды. Беткі неғұрлым гидрофобты болса, су тамшылары соғұрлым сфералық болады. Гидрофильді («суды жақсы көретін») бет, керісінше, тамшыларды тегіс (және кейінірек) таратады. суды оңай сіңіреді).Сондықтан, минералды сіңіру HW гидрофобтылығын айтарлықтай арттырып қана қоймайды, сонымен қатар ағаштың ылғалды сіңіруіне жол бермейді.
Кейбір инженерлік сынақтарда HW пышақтары металл пышақтарға қарағанда сәл жақсырақ жұмыс істеді. Авторлар HW пышағы сатылымдағы пышаққа қарағанда шамамен үш есе өткір деп мәлімдейді. Дегенмен, бұл қызықты нәтижеге ескерту бар. Зерттеушілер үстел пышақтарын салыстыруда, немесе май пышақтары деп атауға болатын нәрселер. Бұл әсіресе өткір болу үшін арналмаған. Авторлар стейкті кесіп жатқан пышақ туралы бейнені көрсетеді, бірақ жеткілікті күшті ересек адам сол стейкті металл шанышқының күңгірт жағымен кесуі мүмкін және стейк пышағы әлдеқайда жақсы жұмыс істейді.
Шегелер туралы не деуге болады? Бір HW шегесін үш тақтайдан тұратын дестеге оңай соғуға болады, бірақ бұл темір шегелерге қарағанда салыстырмалы түрде оңай емес сияқты. Ағаш қазықтар одан кейін жыртылатын күшке төтеп бере отырып, тақталарды біріктіре алады. оларды бір-бірінен ажыратып, темір қазықтармен бірдей беріктікке ие болды. Алайда олардың сынақтарында екі жағдайда да тақталар екі шеге де істен шыққанға дейін сәтсіздікке ұшырады, сондықтан күшті шегелер ашылмады.
HW шегелері басқа жолдармен жақсы ма?Ағаш қазықтар жеңілірек, бірақ құрылымның салмағы ең алдымен оны біріктіретін қазықтардың массасына байланысты емес.Ағаш қазықтар тот баспайды.Алайда ол суды немесе суды өткізбейді. биоыдырату.
Автордың ағашты табиғи ағашқа қарағанда берік ету процесін әзірлегеніне күмән жоқ. Дегенмен, кез келген белгілі бір жұмысқа арналған жабдықтың пайдалылығы қосымша зерттеуді қажет етеді. Ол пластик сияқты арзан және ресурссыз бола ала ма? Ол күштірекпен бәсекелесе ала ма? , неғұрлым тартымды, шексіз қайта пайдалануға болатын металл нысандар?Олардың зерттеулері қызықты сұрақтар тудырады. Ағымдағы инженерия (және ақыр соңында нарық) оларға жауап береді.
Жіберу уақыты: 13 сәуір 2022 ж
