Natura ligno kaj metalo estas esencaj konstrumaterialoj por homoj dum miloj da jaroj. La sintezaj polimeroj, kiujn ni nomas plastoj, estas lastatempa invento, kiu eksplodis en la 20-a jarcento.
Ambaŭ metaloj kaj plastoj havas ecojn, kiuj bone taŭgas por industria kaj komerca uzo.Metaloj estas fortaj, rigidaj, kaj ĝenerale rezistemaj al aero, akvo, varmo kaj konstanta streso.Tamen ili ankaŭ postulas pli da rimedoj (kio signifas pli multekostaj) por produkti kaj rafini siajn produktojn.Plasto provizas kelkajn el la funkcioj de metalo dum postulas malpli da maso kaj estas tre malmultekosta produkti.Iliaj propraĵoj povas esti personecigitaj por preskaŭ ajna uzo.Tamen, malmultekostaj komercaj plastoj faras terurajn strukturajn materialojn: plastaj aparatoj ne estas bona afero, kaj neniu volas vivi en plasta domo.Aldone, ili ofte estas rafinitaj el fosiliaj brulaĵoj.
En iuj aplikoj, natura ligno povas konkuri kun metaloj kaj plastoj. Plej multaj familiaj hejmoj estas konstruitaj sur ligna kadro. La problemo estas, ke natura ligno estas tro mola kaj tro facile difektita de akvo por anstataŭigi plaston kaj metalon plejofte. Lastatempa papero eldonita en la revuo Matter esploras la kreadon de hardita ligna materialo, kiu venkas ĉi tiujn limojn.Ĉi tiu esplorado kulminis per la kreado de lignaj tranĉiloj kaj najloj.Kiom bona estas la ligna tranĉilo kaj ĉu vi uzos ĝin baldaŭ?
La fibreca strukturo de ligno konsistas el proksimume 50% celulozo, natura polimero kun teorie bonaj fortpropraĵoj.La restanta duono de la ligna strukturo estas ĉefe lignino kaj hemicelulozo.Dum celulozo formas longajn, malmolajn fibrojn kiuj provizas lignon kun la spino de sia natura. forto, hemicelulozo havas malmulte da kohera strukturo kaj tiel kontribuas nenion al la forto de la ligno.Lignino plenigas la malplenojn inter celulozaj fibroj kaj plenumas utilajn taskojn por vivanta ligno.Sed por la celo de homoj kompakti lignon kaj kunligi ĝiajn celulozajn fibrojn pli firme, lignino fariĝis malhelpo.
En ĉi tiu studo, natura ligno estis transformita en malmoligitan lignon (HW) en kvar paŝoj. Unue, la ligno estas boligita en natria hidroksido kaj natria sulfato por forigi iom da hemicelulozo kaj lignino. Post ĉi tiu kemia traktado, la ligno fariĝas pli densa per premado. ĝin en gazetaro dum kelkaj horoj ĉe ĉambra temperaturo. Ĉi tio reduktas la naturajn interspacojn aŭ porojn en la ligno kaj plibonigas la kemian ligon inter apudaj celulozaj fibroj. Poste, la ligno estas premita je 105° C (221° F) por kelkaj pli. horoj por kompletigi densiĝon, kaj poste sekigita.Fine, la ligno estas mergita en minerala oleo dum 48 horoj por fari la pretan produkton akvorezista.
Unu mekanika propraĵo de struktura materialo estas indentmalmoleco, kiu estas mezuro de ĝia kapablo rezisti deformadon kiam premate per forto.Diamanto estas pli malmola ol ŝtalo, pli malmola ol oro, pli malmola ol ligno, kaj pli malmola ol paka ŝaŭmo.Inter la multaj inĝenieristiko. provoj uzataj por determini malmolecon, kiel la Mohs-malmoleco uzata en gemologio, la Brinell-testo estas unu el ili.Ĝia koncepto estas simpla: malmola metala pilka lagro estas premita en la testan surfacon per certa forto.Mezuru la diametron de la cirkulero. indentaĵo kreita de la pilko.La Brinell-malmoleca valoro estas kalkulita per matematika formulo; proksimume, ju pli granda estas la truo, kiun la pilko trafas, des pli mola la materialo.En ĉi tiu provo, HW estas 23 fojojn pli malmola ol natura ligno.
Plej netraktita natura ligno sorbos akvon. Ĉi tio povas vastigi la lignon kaj eventuale detrui ĝiajn strukturajn ecojn. La aŭtoroj uzis dutagan mineralan trempigon por pliigi la akvoreziston de la HW, igante ĝin pli hidrofoba ("timo de akvo"). La testo de hidrofobeco implicas meti guton da akvo sur surfacon.Ju pli hidrofoba la surfaco, des pli sferaj fariĝas la akvogutetoj.Hidrofila ("akvo-ama") surfaco, aliflanke, disvastigas la gutetojn plata (kaj poste). sorbas akvon pli facile).Tial, minerala trempado ne nur signife pliigas la hidrofobecon de la HW, sed ankaŭ malhelpas la ligno absorbi humidon.
En kelkaj inĝenieraj testoj, HW-tranĉiloj rezultis iomete pli bone ol metalaj tranĉiloj.La aŭtoroj asertas, ke la HW-tranĉilo estas ĉirkaŭ trioble pli akra ol komerce havebla tranĉilo.Tamen, estas averto pri ĉi tiu interesa rezulto.Esploristoj komparas tablotranĉilojn, aŭ kion ni povus nomi butertranĉiloj.Ĉi tiuj ne estas aparte akraj.La aŭtoroj montras vidbendon de sia tranĉilo tranĉanta bifstekon, sed sufiĉe forta plenkreskulo verŝajne povus tranĉi la saman bifstekon per la obtuza flanko de metala forko, kaj bifstekotranĉilo funkcius multe pli bone.
Kio pri la najloj?Ununura HW-najlo ŝajne povas esti facile martelita en stakon de tri tabuloj, kvankam ne tiom detala kiel ĝi estas relativa facileco kompare kun feraj najloj. Lignaj kejloj povas tiam teni la tabulojn kune, rezistante la forton kiu ŝirus. ilin aparte, kun proksimume la sama forteco kiel feraj kejloj.En iliaj provoj, tamen, la tabuloj en ambaŭ kazoj malsukcesis antaŭ ol ĉiu najlo malsukcesis, do la pli fortaj najloj ne estis elmontritaj.
Ĉu HW-najloj estas pli bonaj alimaniere?Lignaj kejloj estas pli malpezaj, sed la pezo de la strukturo ne estas ĉefe movita de la maso de la kejloj, kiuj tenas ĝin kune.Lignaj kejloj ne rustiĝos.Tamen ĝi ne estos nepenetrebla al akvo aŭ biomalkomponi.
Ne estas dubo, ke la aŭtoro ellaboris procezon por igi lignon pli forta ol natura ligno.Tamen, la utileco de aparataro por iu aparta laboro postulas plian studon.Ĉu ĝi povas esti tiel malmultekosta kaj senrimeda kiel plasto?Ĉu ĝi povas konkuri kun pli forta. , pli allogaj, senfine reuzeblaj metalaj objektoj?Ilia esploro levas interesajn demandojn.Daŭranta inĝenierado (kaj finfine la merkato) respondos ilin.
Afiŝtempo: Apr-13-2022
