Tabiiy yog'och va metall ming yillar davomida insoniyat uchun muhim qurilish materiallari bo'lib kelgan. Biz plastmassa deb ataydigan sintetik polimerlar 20-asrda portlab ketgan yaqinda ixtiro qilingan.
Metall ham, plastmassa ham sanoat va tijorat maqsadlarida foydalanish uchun juda mos xususiyatlarga ega. Metalllar mustahkam, qattiq va odatda havo, suv, issiqlik va doimiy stressga chidamli. Biroq, ular mahsulotlarini ishlab chiqarish va tozalash uchun ko'proq resurslarni (ya'ni qimmatroq) talab qiladi. Plastik kamroq massa talab qilganda, metallning ba'zi funktsiyalarini bajaradi va ishlab chiqarish juda arzon. Ularning xususiyatlarini deyarli har qanday foydalanish uchun sozlash mumkin. Biroq, arzon tijorat plastmassalari dahshatli strukturaviy materiallarni yaratadi: plastik jihozlar yaxshi narsa emas va hech kim plastik uyda yashashni xohlamaydi. Bundan tashqari, ular ko'pincha qazilma yoqilg'ilardan tozalanadi.
Ba'zi ilovalarda tabiiy yog'och metallar va plastmassalar bilan raqobatlasha oladi. Ko'pgina oilaviy uylar yog'och karkaslarga qurilgan. Muammo shundaki, tabiiy yog'och juda yumshoq va suv bilan juda oson shikastlanadi, shuning uchun ko'p hollarda plastik va metallni almashtirish mumkin emas. Yaqinda Matter jurnalida chop etilgan maqolada ushbu cheklovlarni yengib o'tadigan qattiqlashtirilgan yog'och materialini yaratish o'rganiladi. Ushbu tadqiqot yog'och pichoqlar va mixlarni yaratish bilan yakunlandi. Yog'och pichoq qanchalik yaxshi va siz uni yaqin orada ishlatasizmi?
Yog'ochning tolali tuzilishi taxminan 50% tsellyulozadan iborat bo'lib, nazariy jihatdan yaxshi mustahkamlik xususiyatlariga ega tabiiy polimerdir. Yog'och strukturasining qolgan yarmi asosan lignin va gemitsellyulozadan iborat. Tsellyuloza yog'ochga tabiiy mustahkamligining asosini ta'minlaydigan uzun, qattiq tolalarni hosil qilsa-da, gemitsellyuloza unchalik izchil tuzilishga ega emas va shuning uchun yog'ochning mustahkamligiga hech qanday hissa qo'shmaydi. Lignin tsellyuloza tolalari orasidagi bo'shliqlarni to'ldiradi va tirik yog'och uchun foydali vazifalarni bajaradi. Ammo odamlarning yog'ochni siqish va uning tsellyuloza tolalarini bir-biriga mahkamroq bog'lash maqsadi uchun lignin to'siq bo'lib qoldi.
Ushbu tadqiqotda tabiiy yog'och to'rt bosqichda qattiqlashtirilgan yog'ochga (HW) aylantirildi. Birinchidan, yog'och gemitsellyuloza va ligninning bir qismini olib tashlash uchun natriy gidroksid va natriy sulfatda qaynatiladi. Ushbu kimyoviy ishlov berishdan so'ng, yog'och xona haroratida bir necha soat davomida pressda bosish orqali zichroq bo'ladi. Bu yog'ochdagi tabiiy bo'shliqlarni yoki teshiklarni kamaytiradi va qo'shni tsellyuloza tolalari orasidagi kimyoviy bog'lanishni kuchaytiradi. Keyin, zichlikni to'liq oshirish uchun yog'och yana bir necha soat davomida 105°C (221°F) da bosim ostida saqlanadi va keyin quritiladi. Nihoyat, tayyor mahsulotni suv o'tkazmaydigan qilish uchun yog'och 48 soat davomida mineral moyga botiriladi.
Strukturaviy materialning mexanik xususiyatlaridan biri bu chuqurcha qattiqligi bo'lib, u kuch bilan siqilganda deformatsiyaga qarshi turish qobiliyatining o'lchovidir. Olmos po'latdan, oltindan, yog'ochdan va qadoqlash ko'pikidan qattiqroqdir. Qattiqlikni aniqlash uchun ishlatiladigan ko'plab muhandislik sinovlari, masalan, gemologiyada ishlatiladigan Mohs qattiqligi orasida Brinell sinovi ulardan biridir. Uning kontseptsiyasi oddiy: qattiq metall shar rulmani sinov yuzasiga ma'lum bir kuch bilan bosiladi. Shar tomonidan yaratilgan dumaloq chuqurchaning diametrini o'lchang. Brinell qattiqlik qiymati matematik formula yordamida hisoblanadi; taxminan aytganda, shar qanchalik katta teshikka tegsa, material shunchalik yumshoq bo'ladi. Ushbu sinovda HW tabiiy yog'ochdan 23 baravar qattiqroq.
Ko'pgina ishlov berilmagan tabiiy yog'och suvni shimib oladi. Bu yog'ochni kengaytirishi va oxir-oqibat uning strukturaviy xususiyatlarini yo'q qilishi mumkin. Mualliflar HW ning suvga chidamliligini oshirish uchun ikki kunlik mineral ivitishdan foydalanganlar, bu esa uni yanada gidrofob ("suvdan qo'rqish") qiladi. Gidrofoblik sinovi sirtga bir tomchi suv qo'yishni o'z ichiga oladi. Sirt qanchalik gidrofob bo'lsa, suv tomchilari shunchalik sharsimon bo'ladi. Boshqa tomondan, gidrofil ("suvni sevuvchi") sirt tomchilarni tekis yoyadi (va keyinchalik suvni osonroq shimib oladi). Shuning uchun, mineral ivitish nafaqat HW ning gidrofobligini sezilarli darajada oshiradi, balki yog'ochning namlikni yutishiga ham to'sqinlik qiladi.
Ba'zi muhandislik sinovlarida HW pichoqlari metall pichoqlarga qaraganda biroz yaxshiroq natija ko'rsatdi. Mualliflarning ta'kidlashicha, HW pichog'i tijoratda mavjud bo'lgan pichoqdan uch baravar o'tkirroq. Biroq, bu qiziqarli natijada bir ogohlantirish bor. Tadqiqotchilar stol pichoqlarini yoki biz sariyog' pichoqlari deb atashimiz mumkin bo'lgan pichoqlarni taqqoslashmoqda. Bular ayniqsa o'tkir bo'lishi kerak emas. Mualliflar o'z pichoqlarining biftekni kesayotgani haqidagi videoni ko'rsatishadi, ammo yetarlicha kuchli kattalar ham xuddi shu biftekni metall vilkaning zerikarli tomoni bilan kesishi mumkin va biftek pichog'i ancha yaxshi ishlaydi.
Mixlar haqida nima deyish mumkin? Bitta kuchli mixni uchta taxtadan iborat to'plamga osongina urish mumkin, ammo temir mixlarga qaraganda ancha oson va batafsil emas. Keyin yog'och qoziqlar taxtalarni bir-biriga bog'lab, ularni parchalab tashlaydigan kuchga qarshilik ko'rsatishi mumkin, bu esa temir qoziqlar bilan bir xil mustahkamlik bilan amalga oshiriladi. Biroq, ularning sinovlarida ikkala holatda ham taxtalar ikkala mix ham ishlamay qolishidan oldin ishlamay qoldi, shuning uchun kuchliroq mixlar ochiq qolmadi.
Yuqori kuchlanishli mixlar boshqa jihatdan yaxshiroqmi? Yog'och qoziqlar yengilroq, lekin strukturaning og'irligi asosan uni bir-biriga bog'lab turadigan qoziqlarning massasi bilan bog'liq emas. Yog'och qoziqlar zanglamaydi. Biroq, u suv o'tkazmaydi yoki biologik parchalanmaydi.
Shubhasizki, muallif yog'ochni tabiiy yog'ochdan mustahkamroq qilish jarayonini ishlab chiqqan. Biroq, har qanday ish uchun apparat vositalarining foydaliligi qo'shimcha tadqiqotlarni talab qiladi. Bu plastik kabi arzon va resurssiz bo'lishi mumkinmi? U kuchliroq, jozibaliroq, cheksiz qayta ishlatiladigan metall buyumlar bilan raqobatlasha oladimi? Ularning tadqiqotlari qiziqarli savollarni tug'diradi. Davom etayotgan muhandislik (va oxir-oqibat bozor) ularga javob beradi.
Nashr vaqti: 2022-yil 13-aprel
