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 пайдалану үшін қолайлы қасиеттері бар. Металлдар берік, қатты және әдетте ауаға, суға, жылуға және тұрақты кернеуге төзімді. Дегенмен, олар өз өнімдерін өндіру және тазарту үшін көбірек ресурстарды (бұл қымбатырақ дегенді білдіреді) қажет етеді. Пластмасса металдың кейбір функцияларын қамтамасыз етеді, сонымен бірге аз массаны талап етеді және кез-келген коммерциялық пайдалану үшін арзан қасиеттерді өндіруге болады. қорқынышты құрылымдық материалдарды жасау: пластикалық құрылғылар жақсы нәрсе емес, 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 пластик пен металды алмастыра алмайды. Жақында Matter журналында жарияланған мақала осы шектеулерді еңсеретін қатайтылған ағаш материалының жасалуын зерттейді. Бұл зерттеу ағаштан жасалған кез келген пышақ пен тырнақты жасаумен аяқталды. жақын арада?
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 беріктігінің негізін қамтамасыз ететін ұзын, қатты талшықтарды түзсе, гемицеллюлоза ағаштың табиғи беріктігінің негізін қамтамасыз етеді. целлюлоза талшықтары және тірі ағаш үшін пайдалы тапсырмаларды орындайды.Бірақ адамдар ағашты тығыздау және оның целлюлоза талшықтарын бір-бірімен тығыз байланыстыру мақсатында лигнин кедергі болды.
Бұл зерттеуде табиғи ағаш төрт қадамда шыңдалған ағашқа (HW) айналдырылды. Біріншіден, гемицеллюлоза мен лигниннің бір бөлігін кетіру үшін ағаш натрий гидроксиді мен натрий сульфатында қайнатылады. Бұл химиялық өңдеуден кейін бөлме температурасында бірнеше сағат бойы прессте басу арқылы ағаш тығызырақ болады. Бұл табиғи ағаштың аралығын азайтады немесе қышқылды жақсартады. целлюлоза талшықтары.Одан кейін ағашты тығыздауды аяқтау үшін тағы бірнеше сағат бойы 105°C (221°F) қысымда ұстайды, содан кейін кептіреді. Соңында, дайын өнімді су өткізбейтін ету үшін ағаш 48 сағат бойы минералды майға батырылады.
Құрылымдық материалдың бір механикалық қасиеті - шегініс қаттылығы, бұл оның күшпен қысылған кезде деформацияға төтеп беру қабілетінің өлшемі болып табылады.Гауһар болаттан қатты, алтыннан қаттырақ, ағаштан қаттырақ және орауыш көбіктен қаттырақ. Қаттылықты анықтау үшін қолданылатын көптеген инженерлік сынақтардың арасында, мысалы, Мохс қаттылығы, олардың бір тұжырымдамасында қолданылатын қаттылық сынағы: Brinell сынағы. металл шарикті мойынтірек белгілі бір күшпен сынақ бетіне басылады. Шар жасаған дөңгелек шегіністің диаметрін өлшеңіз. 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 ЖЖ-ның суға төзімділігін арттыру үшін екі күндік минералды сіңдіруді қолданды, бұл оны гидрофобты («судан қорқады»). Гидрофобтылық сынағы бетке су тамшысын орналастыруды қамтиды. Беткі неғұрлым гидрофобты болса, су соғұрлым шар тәрізді болады. екінші жағынан, тамшыларды тегіс таратады (және кейіннен 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 немесе біз май пышақтары деп атайтын нәрселерді салыстыруда. Бұл әсіресе олардың авторлары үшін өткір бейне емес. стейк, бірақ жеткілікті күшті ересек адам бірдей стейкті металл шанышқының күңгірт жағымен кесуі мүмкін, ал стейк пышағы әлдеқайда жақсы жұмыс істейді.
Шегелер туралы не деуге болады? Бір HW шегесін темір шегелермен салыстырғанда салыстырмалы жеңілдігі сияқты егжей-тегжейлі болмаса да, үш тақтайдан тұратын дестеге оңай соғуға болады. Содан кейін ағаш қазықтар тақталарды бір-бірінен ұстап тұрып, оларды үзетін күшке төтеп бере алады, темір қазықтармен бірдей қаттылықпен. Олардың сынақтарында екі жағдайда да шегелер сәтсіз болды. ұшырамаған.
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 биоыдырауды өткізбейді.
Автордың ағашты табиғи ағашқа қарағанда берік ету үрдісін жасағаны сөзсіз. Дегенмен, кез келген белгілі бір жұмысқа арналған жабдықтың пайдалылығы қосымша зерттеуді қажет етеді. Ол пластик сияқты арзан әрі ресурссыз бола ала ма? Ол күштірек, тартымды, шексіз көп рет пайдалануға болатын металл заттармен бәсекеге түсе ала ма? Олардың зерттеулері қызықты сұрақтар тудырады. Ағашты инженерлік өңдеу (және ақыр соңында) оларға жауап береді.
Жіберу уақыты: 13 сәуір 2022 ж
