Կարծրացած փայտի դանակները երեք անգամ ավելի սուր են, քան սեղանի դանակները

Բնական փայտը և մետաղը հազարավոր տարիներ մարդկանց համար կարևոր շինանյութ են եղել: Սինթետիկ պոլիմերները, որոնք մենք անվանում ենք պլաստմասսա, վերջին գյուտ են, որը պայթել է 20-րդ դարում:
Ե՛վ մետաղները, և՛ պլաստմասսաները ունեն հատկություններ, որոնք լավ հարմար են արդյունաբերական և առևտրային օգտագործման համար: Մետաղներն ամուր են, կոշտ և ընդհանուր առմամբ դիմացկուն օդի, ջրի, ջերմության և մշտական ​​սթրեսի նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, դրանք նաև պահանջում են ավելի շատ ռեսուրսներ (ինչը նշանակում է ավելի թանկ) արտադրում և կատարելագործում են իրենց արտադրանքը: Պլաստիկը ապահովում է մետաղի որոշ գործառույթներ, մինչդեռ պահանջում է ավելի քիչ զանգված և շատ էժան է արտադրելու համար: Դրանց հատկությունները կարող են հարմարեցվել գրեթե ցանկացած օգտագործման համար: Այնուամենայնիվ, էժան առևտրային պլաստմասսաները սարսափելի կառուցվածքային նյութեր են դարձնում. պլաստիկ սարքերը չեն հանդիսանում: լավ բան է, և ոչ ոք չի ցանկանում ապրել պլաստմասե տանը: Բացի այդ, դրանք հաճախ զտվում են հանածո վառելիքից:
Որոշ կիրառություններում բնական փայտը կարող է մրցակցել մետաղների և պլաստմասսաների հետ: Ընտանեկան տների մեծ մասը կառուցված է փայտե շրջանակի վրա: Խնդիրն այն է, որ բնական փայտը չափազանց փափուկ է և շատ հեշտությամբ վնասվում է ջրից, որպեսզի փոխարինի պլաստիկին և մետաղին: Matter ամսագրում հրապարակված ուսումնասիրում է կարծրացած փայտանյութի ստեղծումը, որը հաղթահարում է այս սահմանափակումները: Այս հետազոտությունը ավարտվեց փայտե դանակների և մեխերի ստեղծմամբ: Որքանո՞վ է լավ փայտե դանակը և կօգտագործե՞ք այն շուտով:
Փայտի մանրաթելային կառուցվածքը բաղկացած է մոտավորապես 50% ցելյուլոզից՝ բնական պոլիմերից՝ տեսականորեն լավ ամրության հատկություններով: Փայտե կառուցվածքի մնացած կեսը հիմնականում լիգնին է և կիսցելյուլոզա: Մինչդեռ ցելյուլոզը ձևավորում է երկար, կոշտ մանրաթելեր, որոնք փայտին ապահովում են իր բնական ողնաշարը: ամրությունը, հեմիկելյուլոզը քիչ համահունչ կառուցվածք ունի և, հետևաբար, ոչինչ չի նպաստում փայտի ամրությանը: Լիգինը լցնում է ցելյուլոզային մանրաթելերի միջև եղած բացերը և օգտակար առաջադրանքներ կատարում կենդանի փայտի համար: Բայց մարդկանց՝ փայտը սեղմելու և դրա ցելյուլոզային մանրաթելերն ավելի ամուր կապելու նպատակով, լիգնինը դարձավ խոչընդոտ.
Այս ուսումնասիրության ընթացքում բնական փայտից չորս քայլով պատրաստվել է կարծրացած փայտ (HW): Նախ՝ փայտը եփում են նատրիումի հիդրօքսիդի և նատրիումի սուլֆատի մեջ՝ որոշ կիսցելյուլոզա և լիգնին հեռացնելու համար: Այս քիմիական մշակումից հետո փայտը դառնում է ավելի խիտ՝ սեղմելով: այն մի քանի ժամով սեղմում է սենյակային ջերմաստիճանում: Սա նվազեցնում է փայտի բնական բացերը կամ ծակոտիները և ուժեղացնում է քիմիական կապը հարակից ցելյուլոզային մանրաթելերի միջև: Այնուհետև փայտը ճնշում է 105°C (221°F) ևս մի քանիսին: խտացումն ավարտելու համար, այնուհետև չորանում: Վերջում փայտը 48 ժամ ընկղմվում է հանքային յուղի մեջ, որպեսզի պատրաստի արտադրանքը անջրանցիկ լինի:
Կառուցվածքային նյութի մեխանիկական հատկություներից մեկը ներծծման կարծրությունն է, որը չափում է դեֆորմացիան դիմակայելու նրա կարողությունը, երբ սեղմվում է ուժով: Ադամանդն ավելի կարծր է, քան պողպատը, ավելի կարծր է, քան ոսկին, ավելի կարծր, քան փայտը և ավելի կոշտ, քան փաթեթավորման փրփուրը: Թեստեր, որոնք օգտագործվում են կարծրությունը որոշելու համար, ինչպես օրինակ գեմաբանության մեջ օգտագործվող Մոհսի կարծրությունը, դրանցից մեկն է Բրինելի թեստը: Դրա հայեցակարգը պարզ է. կոշտ մետաղական գնդիկավոր առանցքակալը սեղմվում է փորձարկման մակերեսին որոշակի ուժով: Չափել շրջանաձևի տրամագիծը: Գնդակի կողմից ստեղծված ներքև: Բրինելի կարծրության արժեքը հաշվարկվում է մաթեմատիկական բանաձևով.կոպիտ ասած, որքան մեծ է գնդակը դիպչող անցքը, այնքան ավելի փափուկ է նյութը: Այս թեստի ժամանակ HW-ն 23 անգամ ավելի կոշտ է, քան բնական փայտը:
Չմշակված բնական փայտի մեծ մասը կլանում է ջուրը: Սա կարող է ընդլայնել փայտը և ի վերջո ոչնչացնել նրա կառուցվածքային հատկությունները: Հեղինակները օգտագործել են երկօրյա հանքային թրջոցներ՝ բարձրացնելու համար HW-ի ջրի դիմադրությունը՝ դարձնելով այն ավելի հիդրոֆոբ («վախ ջրից»): Հիդրոֆոբության թեստը ներառում է ջրի մի կաթիլ մակերևույթի վրա դնելը: Որքան ավելի հիդրոֆոբ է մակերեսը, այնքան ավելի գնդաձև են դառնում ջրի կաթիլները: Մյուս կողմից, հիդրոֆիլ («ջրասեր») մակերեսը տարածում է կաթիլները հարթ (և հետագայում ավելի հեշտությամբ կլանում է ջուրը): Հետևաբար, հանքային թրջումը ոչ միայն զգալիորեն մեծացնում է ՀՎ-ի հիդրոֆոբությունը, այլև թույլ չի տալիս փայտը կլանել խոնավությունը:
Որոշ ինժեներական փորձարկումների ժամանակ HW դանակները մի փոքր ավելի լավ են գործել, քան մետաղական դանակները: Հեղինակները պնդում են, որ HW դանակը մոտ երեք անգամ ավելի սուր է, քան առևտրային հասանելի դանակը: Այնուամենայնիվ, այս հետաքրքիր արդյունքի համար կա նախազգուշացում: Հետազոտողները համեմատում են սեղանի դանակները. կամ այն, ինչ մենք կարող ենք անվանել կարագի դանակներ: Սրանք նախատեսված չեն առանձնապես սուր լինելու համար: Հեղինակները ցույց են տալիս տեսանյութ, թե ինչպես է իրենց դանակը կտրում սթեյքը, բայց բավականին ուժեղ չափահասը հավանաբար կարող է կտրել նույն սթեյքը մետաղական պատառաքաղի ձանձրալի կողմով, և սթեյքի դանակը շատ ավելի լավ կաշխատի:
Ինչ վերաբերում է եղունգներին: Մեկ HW մեխը, ըստ երևույթին, կարող է հեշտությամբ մխրճվել երեք տախտակների կույտի մեջ, թեև ոչ այնքան մանրամասն, որքան համեմատաբար հեշտ է երկաթե մեխերի համեմատ: Փայտե ցցերը կարող են այնուհետև պահել տախտակները՝ դիմակայելով այն ուժին, որը կարող է պատռվել: դրանք իրարից բաժանում են, մոտավորապես նույն ամրությամբ, ինչ երկաթե ցցերը: Այնուամենայնիվ, նրանց փորձարկումների ժամանակ տախտակները երկու դեպքում էլ ձախողվել են նախքան մեխը ձախողվելը, ուստի ավելի ամուր մեխերը չեն բացահայտվել:
Արդյո՞ք HW մեխերը այլ առումներով ավելի լավն են: Փայտե կեռներն ավելի թեթև են, բայց կառուցվածքի կշիռը հիմնականում պայմանավորված չէ այն կցորդների զանգվածով, որոնք պահում են այն: Փայտե ցցերը չեն ժանգոտվի: Այնուամենայնիվ, այն չի կարող անթափանց լինել ջրի կամ ջրի համար: biodecompose.
Կասկածից վեր է, որ հեղինակը մշակել է փայտը բնական փայտից ավելի ամուր դարձնելու գործընթաց: Այնուամենայնիվ, ցանկացած կոնկրետ աշխատանքի համար սարքավորումների օգտակարությունը պահանջում է հետագա ուսումնասիրություն: Կարո՞ղ է այն լինել նույնքան էժան և առանց ռեսուրսների, որքան պլաստիկը: Կարո՞ղ է այն մրցել ավելի ամուրի հետ: , ավելի գրավիչ, անսահման բազմակի օգտագործման մետաղական առարկաներ: Նրանց հետազոտությունները հետաքրքիր հարցեր են առաջացնում: Ընթացիկ ճարտարագիտությունը (և, ի վերջո, շուկան) կտա դրանց պատասխանը: