Ang natural na kahoy at metal ay naging mahahalagang materyales sa pagtatayo para sa mga tao sa loob ng libu-libong taon. Ang mga sintetikong polimer na tinatawag nating plastik ay isang kamakailang imbensyon na sumabog noong ika-20 siglo.
Parehong ang mga metal at plastik ay may mga katangian na angkop na angkop para sa pang-industriya at komersyal na paggamit. Ang mga metal ay malakas, matibay, at sa pangkalahatan ay nababanat sa hangin, tubig, init, at pare-pareho ang stress. Gayunpaman, nangangailangan din sila ng mas maraming mapagkukunan (na nangangahulugang mas mahal) upang makagawa at pinuhin ang kanilang mga produkto. Ang plastik ay nagbibigay ng ilan sa mga function ng metal habang nangangailangan ng mas kaunting masa at napakamura para sa paggawa ng plastik. mga materyales sa istruktura: ang mga plastik na kasangkapan ay hindi magandang bagay, at walang gustong tumira sa isang plastik na bahay.
Sa ilang mga aplikasyon, ang natural na kahoy ay maaaring makipagkumpitensya sa mga metal at plastik. Karamihan sa mga bahay ng pamilya ay itinayo sa wood framing. Ang problema ay ang natural na kahoy ay masyadong malambot at masyadong madaling masira ng tubig upang palitan ang plastik at metal sa halos lahat ng oras. Ang isang kamakailang papel na inilathala sa journal Matter ay nagsasaliksik sa paglikha ng isang hardened wood material na nakakalagpas sa mga limitasyong ito. Ang pananaliksik na ito ay nagtatapos sa paglikha ng mga kahoy na kutsilyo at gugustuhin mong gamitin ito. malapit na?
Ang fibrous structure ng kahoy ay binubuo ng humigit-kumulang 50% cellulose, isang natural na polimer na may theoretically good strength properties. gumaganap ng mga kapaki-pakinabang na gawain para sa buhay na kahoy. Ngunit para sa layunin ng mga tao na siksikin ang kahoy at pagbigkis ng mga hibla ng selulusa nito nang mas mahigpit, naging hadlang ang lignin.
Sa pag-aaral na ito, ang natural na kahoy ay ginawang hardened wood (HW) sa apat na hakbang. Una, ang kahoy ay pinakuluan sa sodium hydroxide at sodium sulfate upang alisin ang ilan sa hemicellulose at lignin. Pagkatapos ng kemikal na paggamot na ito, ang kahoy ay nagiging mas siksik sa pamamagitan ng pagpindot nito sa isang press sa loob ng ilang oras sa temperatura ng silid. Binabawasan nito ang mga natural na puwang o mga pores sa pagitan ng chemical bonding, cellux. ang kahoy ay may presyon sa 105° C (221° F) sa loob ng ilan pang oras upang makumpleto ang densification, at pagkatapos ay tuyo. Sa wakas, ang kahoy ay nilulubog sa mineral na langis sa loob ng 48 oras upang gawing hindi tinatablan ng tubig ang natapos na produkto.
Ang isang mekanikal na katangian ng isang istrukturang materyal ay ang indentation hardness, na isang sukatan ng kakayahan nitong labanan ang pagpapapangit kapag pinipiga ng puwersa. ibabaw na may isang tiyak na puwersa. Sukatin ang diameter ng circular indentation na nilikha ng bola. Ang halaga ng katigasan ng Brinell ay kinakalkula gamit ang isang mathematical formula; sa halos pagsasalita, mas malaki ang butas ng bola, mas malambot ang materyal. Sa pagsubok na ito, ang HW ay 23 beses na mas mahirap kaysa sa natural na kahoy.
Karamihan sa hindi ginagamot na natural na kahoy ay sumisipsip ng tubig. Maaari nitong palawakin ang kahoy at kalaunan ay sirain ang mga istrukturang katangian nito. Gumamit ang mga may-akda ng dalawang araw na pagbabad ng mineral upang mapataas ang resistensya ng tubig ng HW, na ginagawa itong mas hydrophobic ("takot sa tubig"). Ang pagsubok sa hydrophobicity ay nagsasangkot ng paglalagay ng isang patak ng tubig sa isang ibabaw. Kung mas hydrophobic ang ibabaw, mas nagiging spherical ang water droplets, ang iba pang mga patak ng tubig sa ibabaw. ikinakalat ang mga patak ng patag (at pagkatapos ay mas madaling sumisipsip ng tubig). Samakatuwid, ang pagbabad ng mineral ay hindi lamang makabuluhang nagpapataas ng hydrophobicity ng HW, ngunit pinipigilan din ang kahoy mula sa pagsipsip ng kahalumigmigan.
Sa ilang pagsubok sa engineering, bahagyang mas mahusay ang pagganap ng HW knives kaysa sa metal knives. Sinasabi ng mga may-akda na ang HW knife ay halos tatlong beses na mas matalas kumpara sa kutsilyong available sa komersyo. Gayunpaman, may babala sa kawili-wiling resultang ito. Inihahambing ng mga mananaliksik ang mga table knife, o kung ano ang tinatawag nating butter knife. ang parehong steak na may mapurol na bahagi ng isang metal na tinidor, at ang isang kutsilyo ng steak ay mas gagana.
Paano naman ang mga pako? Ang nag-iisang HW na pako ay tila madaling martilyo sa isang stack ng tatlong tabla, bagama't hindi gaanong detalyado dahil ito ay medyo madali kumpara sa mga bakal na pako. Ang mga kahoy na peg ay maaaring magkadikit sa mga tabla, na lumalaban sa puwersang mapunit ang mga ito, na may halos parehong tibay ng mga bakal na peg. Sa kanilang mga pagsubok, gayunpaman, ang mga tabla ay hindi nabigo noon, sa parehong kaso, ang mga tabla ay hindi nabigo noon. nakalantad.
Mas maganda ba ang mga pako ng HW sa ibang mga paraan? Mas magaan ang mga kahoy na peg, ngunit ang bigat ng istraktura ay hindi pangunahing hinihimok ng masa ng mga peg na pinagdikit nito.
Walang alinlangan na ang may-akda ay nakabuo ng isang proseso upang gawing mas malakas ang kahoy kaysa sa natural na kahoy.Gayunpaman, ang utility ng hardware para sa anumang partikular na trabaho ay nangangailangan ng karagdagang pag-aaral.Maaari ba itong maging kasing mura at mapagkukunan-kaunting plastik?Maaari ba itong makipagkumpitensya sa mga mas malakas, mas kaakit-akit, walang katapusan na magagamit muli na mga bagay na metal? Ang kanilang pananaliksik ay nagtataas ng mga interesanteng tanong. Ang patuloy na engineering (at sa huli ay ang merkado) ang sasagot sa kanila.
Oras ng post: Abr-13-2022
