कडक लाकडी चाकू टेबल चाकूंपेक्षा तिप्पट धारदार असतात.

हजारो वर्षांपासून नैसर्गिक लाकूड आणि धातू मानवांसाठी आवश्यक बांधकाम साहित्य आहेत. ज्या कृत्रिम पॉलिमरना आपण प्लास्टिक म्हणतो ते अलीकडील शोध आहेत जे २० व्या शतकात स्फोट झाले.
धातू आणि प्लास्टिक दोन्हीमध्ये असे गुणधर्म आहेत जे औद्योगिक आणि व्यावसायिक वापरासाठी योग्य आहेत. धातू मजबूत, कडक आणि सामान्यतः हवा, पाणी, उष्णता आणि सततच्या ताणांना प्रतिरोधक असतात. तथापि, त्यांना त्यांची उत्पादने तयार करण्यासाठी आणि परिष्कृत करण्यासाठी अधिक संसाधने (म्हणजे अधिक महाग) देखील आवश्यक असतात. प्लास्टिक धातूची काही कार्ये प्रदान करते परंतु कमी वस्तुमान आवश्यक असते आणि उत्पादन करणे खूप स्वस्त असते. त्यांचे गुणधर्म जवळजवळ कोणत्याही वापरासाठी सानुकूलित केले जाऊ शकतात. तथापि, स्वस्त व्यावसायिक प्लास्टिक भयानक संरचनात्मक साहित्य बनवतात: प्लास्टिक उपकरणे चांगली गोष्ट नाहीत आणि कोणीही प्लास्टिकच्या घरात राहू इच्छित नाही. याव्यतिरिक्त, ते बहुतेकदा जीवाश्म इंधनांपासून परिष्कृत केले जातात.
काही अनुप्रयोगांमध्ये, नैसर्गिक लाकूड धातू आणि प्लास्टिकशी स्पर्धा करू शकते. बहुतेक कौटुंबिक घरे लाकडी चौकटीवर बांधली जातात. समस्या अशी आहे की नैसर्गिक लाकूड खूप मऊ असते आणि बहुतेक वेळा प्लास्टिक आणि धातूची जागा घेण्यासाठी पाण्यामुळे ते खूप सहजपणे खराब होते. मॅटर जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या अलीकडील एका पेपरमध्ये या मर्यादांवर मात करणाऱ्या कडक लाकडाच्या साहित्याच्या निर्मितीचा शोध घेण्यात आला आहे. या संशोधनाचा शेवट लाकडी चाकू आणि खिळे तयार करण्यात झाला. लाकडी चाकू किती चांगला आहे आणि तुम्ही तो लवकरच कधीही वापराल का?
लाकडाच्या तंतुमय रचनेत अंदाजे ५०% सेल्युलोज असते, जो सैद्धांतिकदृष्ट्या चांगल्या ताकदीचे गुणधर्म असलेला एक नैसर्गिक पॉलिमर असतो. लाकडी रचनेचा उर्वरित अर्धा भाग प्रामुख्याने लिग्निन आणि हेमिसेल्युलोज असतो. सेल्युलोज लांब, कठीण तंतू बनवतो जे लाकडाला त्याच्या नैसर्गिक ताकदीचा आधार देतात, परंतु हेमिसेल्युलोजमध्ये सुसंगत रचना कमी असते आणि त्यामुळे लाकडाच्या ताकदीत काहीही योगदान देत नाही. लिग्निन सेल्युलोज तंतूंमधील पोकळी भरते आणि जिवंत लाकडासाठी उपयुक्त कार्ये करते. परंतु लाकडाचे कॉम्पॅक्टिंग आणि त्याच्या सेल्युलोज तंतूंना अधिक घट्ट बांधण्याच्या मानवांच्या उद्देशासाठी, लिग्निन एक अडथळा बनला.
या अभ्यासात, नैसर्गिक लाकडाचे चार टप्प्यांत कडक लाकूड (HW) बनवण्यात आले. प्रथम, हेमिसेल्युलोज आणि लिग्निन काढून टाकण्यासाठी लाकूड सोडियम हायड्रॉक्साईड आणि सोडियम सल्फेटमध्ये उकळले जाते. या रासायनिक प्रक्रियेनंतर, खोलीच्या तपमानावर काही तास प्रेसमध्ये दाबून लाकूड अधिक घन बनते. यामुळे लाकडातील नैसर्गिक अंतर किंवा छिद्र कमी होतात आणि लगतच्या सेल्युलोज तंतूंमधील रासायनिक बंधन वाढते. पुढे, लाकडाचे घनीकरण पूर्ण करण्यासाठी आणखी काही तासांसाठी १०५° सेल्सिअस (२२१° फॅरनहाइट) वर दाबले जाते आणि नंतर वाळवले जाते. शेवटी, तयार झालेले उत्पादन जलरोधक बनवण्यासाठी लाकूड ४८ तास खनिज तेलात बुडवले जाते.
स्ट्रक्चरल मटेरियलचा एक यांत्रिक गुणधर्म म्हणजे इंडेंटेशन हार्डनेस, जो बळजबरीने दाबल्यावर विकृतीला प्रतिकार करण्याच्या क्षमतेचे मोजमाप आहे. हिरा स्टीलपेक्षा कठीण, सोन्यापेक्षा कठीण, लाकडापेक्षा कठीण आणि पॅकिंग फोमपेक्षा कठीण आहे. कडकपणा निश्चित करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या अनेक अभियांत्रिकी चाचण्यांपैकी, जसे की रत्नशास्त्रात वापरल्या जाणाऱ्या मोह्स हार्डनेस, ब्रिनेल चाचणी त्यापैकी एक आहे. त्याची संकल्पना सोपी आहे: एका विशिष्ट शक्तीने चाचणी पृष्ठभागावर एक कठीण धातूचा बॉल बेअरिंग दाबला जातो. बॉलने तयार केलेल्या वर्तुळाकार इंडेंटेशनचा व्यास मोजा. ब्रिनेल कडकपणा मूल्य गणितीय सूत्र वापरून मोजले जाते; साधारणपणे सांगायचे तर, बॉल जितका मोठा छिद्र मारेल तितका मऊ पदार्थ. या चाचणीमध्ये, HW नैसर्गिक लाकडापेक्षा 23 पट कठीण आहे.
बहुतेक प्रक्रिया न केलेले नैसर्गिक लाकूड पाणी शोषून घेते. यामुळे लाकूड वाढू शकते आणि अखेर त्याचे संरचनात्मक गुणधर्म नष्ट होऊ शकतात. लेखकांनी HW चा पाण्याचा प्रतिकार वाढवण्यासाठी दोन दिवसांचा खनिज भिजवण्याचा वापर केला, ज्यामुळे तो अधिक जलविद्युत ("पाण्याची भीती") बनतो. जलविद्युत चाचणीमध्ये पृष्ठभागावर पाण्याचा थेंब ठेवणे समाविष्ट आहे. पृष्ठभाग जितका जलविद्युत असेल तितके पाण्याचे थेंब अधिक गोलाकार बनतात. दुसरीकडे, एक जलविद्युत ("पाणी-प्रेमळ") पृष्ठभाग थेंबांना सपाट पसरवते (आणि नंतर पाणी अधिक सहजपणे शोषून घेते). म्हणून, खनिज भिजवल्याने HW ची जलविद्युत लक्षणीयरीत्या वाढतेच असे नाही तर लाकडाला ओलावा शोषण्यापासून देखील प्रतिबंधित करते.
काही अभियांत्रिकी चाचण्यांमध्ये, HW चाकूंनी धातूच्या चाकूंपेक्षा किंचित चांगली कामगिरी केली. लेखकांचा असा दावा आहे की HW चाकू व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेल्या चाकूंपेक्षा सुमारे तिप्पट तीक्ष्ण आहे. तथापि, या मनोरंजक निकालात एक सावधानता आहे. संशोधक टेबल चाकूंची तुलना करत आहेत, किंवा ज्याला आपण बटर चाकू म्हणू शकतो. हे विशेषतः तीक्ष्ण असण्यासाठी नाहीत. लेखक त्यांच्या चाकूने स्टेक कापतानाचा व्हिडिओ दाखवतात, परंतु एक बऱ्यापैकी मजबूत प्रौढ व्यक्ती कदाचित धातूच्या काट्याच्या कंटाळवाण्या बाजूने तोच स्टेक कापू शकतो आणि स्टेक चाकू बरेच चांगले काम करेल.
खिळ्यांबद्दल काय? एकच HW खिळा तीन फळ्यांच्या ढिगाऱ्यात सहजपणे अडकवता येतो, जरी तो लोखंडी खिळ्यांच्या तुलनेत तितका तपशीलवार नसला तरी. लाकडी खुंटे नंतर फळ्यांना एकत्र धरून ठेवू शकतात, त्यांना फाडणाऱ्या शक्तीचा प्रतिकार करतात, जवळजवळ लोखंडी खुंटेइतकेच कडकपणा. तथापि, त्यांच्या चाचण्यांमध्ये, दोन्ही प्रकरणांमध्ये बोर्ड दोन्ही खिळे अयशस्वी होण्यापूर्वी अयशस्वी झाले, त्यामुळे मजबूत खिळे उघडे पडले नाहीत.
HW खिळे इतर प्रकारे चांगले असतात का? लाकडी खुंटे हलके असतात, परंतु संरचनेचे वजन प्रामुख्याने त्यांना एकत्र धरून ठेवणाऱ्या खुंट्यांच्या वस्तुमानामुळे चालत नाही. लाकडी खुंटे गंजणार नाहीत. तथापि, ते पाण्यापासून किंवा जैवविघटनापासून अभेद्य राहणार नाहीत.
लेखकाने नैसर्गिक लाकडापेक्षा लाकूड मजबूत बनवण्याची प्रक्रिया विकसित केली आहे यात शंका नाही. तथापि, कोणत्याही विशिष्ट कामासाठी हार्डवेअरची उपयुक्तता अधिक अभ्यासाची आवश्यकता आहे. ते प्लास्टिकइतके स्वस्त आणि संसाधन-कमी असू शकते का? ते मजबूत, अधिक आकर्षक, अमर्यादपणे पुन्हा वापरता येण्याजोग्या धातूच्या वस्तूंशी स्पर्धा करू शकते का? त्यांचे संशोधन मनोरंजक प्रश्न उपस्थित करते. चालू अभियांत्रिकी (आणि शेवटी बाजार) त्यांची उत्तरे देईल.