Природното дрво и метал се основни градежни материјали за луѓето со илјадници години. Синтетичките полимери што ги нарекуваме пластика се неодамнешен изум кој експлодираше во 20 век.
И металите и пластиката имаат својства кои се добро прилагодени за индустриска и комерцијална употреба. Металите се силни, крути и генерално отпорни на воздух, вода, топлина и постојан стрес. Меѓутоа, тие исто така бараат повеќе ресурси (што значи поскапи) произведуваат и усовршуваат нивните производи.Пластиката обезбедува некои од функциите на металот, додека бара помала маса и е многу евтина за производство. Нивните својства може да се прилагодат за речиси секоја употреба.Сепак, евтината комерцијална пластика прави ужасни структурни материјали: пластичните апарати не се добра работа, и никој не сака да живее во пластична куќа. Дополнително, тие често се рафинирани од фосилни горива.
Во некои апликации, природното дрво може да се натпреварува со металите и пластиката. Повеќето семејни домови се изградени на дрвена рамка. Проблемот е што природното дрво е премногу меко и премногу лесно се оштетува од вода за да ги замени пластиката и металот најчесто. Една неодамнешна хартија објавено во списанието Matter го истражува создавањето на стврднат дрвен материјал кој ги надминува овие ограничувања. Ова истражување кулминираше со создавање на дрвени ножеви и клинци. Колку е добар дрвениот нож и дали ќе го користите наскоро?
Фиброзната структура на дрвото се состои од приближно 50% целулоза, природен полимер со теоретски добри цврсти својства. Преостанатата половина од дрвената структура е главно лигнин и хемицелулоза. јачината, хемицелулозата има мала кохерентна структура и на тој начин не придонесува ништо за цврстината на дрвото. Лигнинот ги пополнува празнините помеѓу целулозните влакна и извршува корисни задачи за живо дрво. пречка.
Во оваа студија, природното дрво беше направено во стврднат дрво (HW) во четири чекори. Прво, дрвото се вари во натриум хидроксид и натриум сулфат за да се отстрани дел од хемицелулозата и лигнинот. По овој хемиски третман, дрвото станува погусто со притискање во преса неколку часа на собна температура. Ова ги намалува природните празнини или пори во дрвото и ја подобрува хемиската врска помеѓу соседните целулозни влакна. Следно, дрвото е под притисок на 105 ° C (221 ° F) уште неколку часа до целосно згуснување, а потоа се суши. На крајот, дрвото се потопува во минерално масло 48 часа за да го направи готовиот производ водоотпорен.
Едно механичко својство на структурниот материјал е тврдоста на вдлабнатини, што е мерка за неговата способност да се спротивстави на деформација кога ќе се притисне со сила. тестови кои се користат за одредување на тврдоста, како што е цврстината на Мохс што се користи во гемологијата, еден од нив е и Бринел тестот. Неговиот концепт е едноставен: тврд метален топчест лежиште се притиска на површината за испитување со одредена сила. Измерете го дијаметарот на кружниот вовлекување создадено од топката. Вредноста на тврдоста на Бринел се пресметува со помош на математичка формула;грубо кажано, колку е поголема дупката што ја удира топката, толку е помек материјалот. Во овој тест, HW е 23 пати потврд од природното дрво.
Повеќето нетретирани природно дрво ќе апсорбираат вода. Ова може да го прошири дрвото и на крајот да ги уништи неговите структурни својства. Авторите користеа дводневно минерално натопување за да ја зголемат отпорноста на вода на HW, правејќи го похидрофобно („се плаши од вода“). Тестот за хидрофобност вклучува ставање капка вода на површина. Колку е похидрофобна површината, толку повеќе се сферични капките вода. Хидрофилната („водољубива“) површина, од друга страна, ги шири капките рамно (и последователно полесно ја апсорбира водата).Затоа, натопувањето на минералите не само што значително ја зголемува хидрофобноста на HW, туку и го спречува дрвото да ја апсорбира влагата.
Во некои инженерски тестови, ножевите HW имале малку подобри резултати од металните. или она што ние би можеле да го наречеме ножеви за путер. Тие не се наменети да бидат особено остри. Авторите прикажуваат видео од нивниот нож како сече стек, но разумно силен возрасен веројатно би можел да го исече истиот стек со досадната страна на металната вилушка, и нож за бифтек би работел многу подобро.
Што е со клинците? Еден HW шајка очигледно може лесно да се зачука во куп од три штици, иако не е толку детален како што е релативно лесно во споредба со железните клинци. Дрвените штипки потоа можат да ги држат штиците заедно, спротивставувајќи се на силата што би ја скинала ги раздвојуваат, со приближно иста цврстина како железните штипки. Меѓутоа, во нивните тестови, даските и во двата случаи не успеаја пред да откажат ниту еден клинец, така што поцврстите клинци не беа изложени.
Дали HW клинците се подобри на други начини? Дрвените штипки се полесни, но тежината на структурата не е примарно предизвикана од масата на штипките што ја држат заедно. биоразградуваат.
Нема сомнение дека авторот развил процес за да го направи дрвото посилно од природното дрво. Сепак, корисноста на хардверот за која било конкретна работа бара дополнително проучување. Дали може да биде евтин и без ресурси како пластиката? Дали може да се натпреварува со посилни , поатрактивни, бескрајно повеќекратни метални предмети? Нивното истражување покренува интересни прашања. Тековното инженерство (и на крајот пазарот) ќе одговори на нив.
Време на објавување: април-13-2022 година
