नैसर्गिक लाकूड आणि धातू हजारो वर्षांपासून मानवांसाठी आवश्यक बांधकाम साहित्य आहेत. सिंथेटिक पॉलिमर ज्यांना आपण प्लॅस्टिक म्हणतो, तो 20 व्या शतकात स्फोट झालेला अलीकडील शोध आहे.
दोन्ही धातू आणि प्लास्टिकमध्ये औद्योगिक आणि व्यावसायिक वापरासाठी योग्य असे गुणधर्म आहेत. धातू मजबूत, कठोर आणि सामान्यतः हवा, पाणी, उष्णता आणि सतत तणावासाठी लवचिक असतात. तथापि, त्यांना अधिक संसाधनांची आवश्यकता असते (म्हणजे अधिक महाग). त्यांची उत्पादने तयार करा आणि परिष्कृत करा. प्लास्टिक कमी वस्तुमानाची आवश्यकता असताना धातूची काही कार्ये प्रदान करते आणि उत्पादनासाठी खूप स्वस्त आहे. त्यांचे गुणधर्म जवळजवळ कोणत्याही वापरासाठी सानुकूलित केले जाऊ शकतात. तथापि, स्वस्त व्यावसायिक प्लास्टिक भयंकर संरचनात्मक साहित्य बनवतात: प्लास्टिक उपकरणे एक नाहीत. चांगली गोष्ट आहे, आणि कोणीही प्लास्टिकच्या घरात राहू इच्छित नाही. याव्यतिरिक्त, ते जीवाश्म इंधनापासून परिष्कृत केले जातात.
काही ऍप्लिकेशन्समध्ये, नैसर्गिक लाकूड धातू आणि प्लास्टिकशी स्पर्धा करू शकते. बहुतेक कौटुंबिक घरे लाकडाच्या फ्रेमिंगवर बांधली जातात. समस्या अशी आहे की नैसर्गिक लाकूड खूप मऊ आहे आणि बहुतेक वेळा प्लास्टिक आणि धातू बदलू शकत नाही हे पाण्यामुळे खूप सहजपणे खराब होते. अलीकडील पेपर मॅटर या जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या मर्यादांवर मात करणार्‍या कठोर लाकडाच्या सामग्रीच्या निर्मितीचा शोध लावला आहे. या संशोधनाचा परिणाम लाकडी चाकू आणि खिळे यांच्या निर्मितीमध्ये झाला. लाकडी चाकू किती चांगला आहे आणि तुम्ही लवकरच त्याचा वापर कराल का?
लाकडाच्या तंतुमय रचनेत अंदाजे 50% सेल्युलोज, सैद्धांतिकदृष्ट्या चांगल्या ताकदीचे गुणधर्म असलेले नैसर्गिक पॉलिमर असते. लाकडी संरचनेचा उरलेला अर्धा भाग प्रामुख्याने लिग्निन आणि हेमिसेल्युलोज असतो. तर सेल्युलोज लांब, कठीण तंतू बनवतात जे लाकूडला त्याच्या नैसर्गिक पाठीचा कणा पुरवतात. सामर्थ्य, हेमिसेल्युलोजची रचना थोडीशी सुसंगत असते आणि त्यामुळे लाकडाच्या मजबुतीमध्ये काहीही योगदान देत नाही. लिग्निन सेल्युलोज तंतूंमधील रिक्त जागा भरून टाकते आणि जिवंत लाकडासाठी उपयुक्त कार्ये करते. परंतु लाकूड कॉम्पॅक्ट करणे आणि त्याचे सेल्युलोज तंतू अधिक घट्ट बांधणे या मानवाच्या उद्देशाने, लिग्निन बनले. एक अडथळा.
या अभ्यासात, नैसर्गिक लाकडापासून चार पायऱ्यांमध्ये कडक लाकूड (HW) बनवण्यात आले. प्रथम, काही हेमिसेल्युलोज आणि लिग्निन काढून टाकण्यासाठी लाकूड सोडियम हायड्रॉक्साईड आणि सोडियम सल्फेटमध्ये उकळले जाते. या रासायनिक प्रक्रियेनंतर, लाकूड दाबून घनता येते. खोलीच्या तपमानावर अनेक तास दाबून ठेवा. यामुळे लाकडातील नैसर्गिक अंतर किंवा छिद्र कमी होते आणि शेजारील सेल्युलोज तंतूंमधील रासायनिक बंधन वाढवते. पुढे, लाकडावर आणखी काही काळ 105° C (221° F) दाब दिला जातो. घनता पूर्ण होण्यासाठी तास, आणि नंतर वाळवले जाते. शेवटी, तयार झालेले उत्पादन जलरोधक करण्यासाठी लाकूड खनिज तेलात 48 तास बुडवले जाते.
स्ट्रक्चरल मटेरिअलचा एक यांत्रिक गुणधर्म म्हणजे इंडेंटेशन कडकपणा, जो बळजबरीने दाबल्यावर विकृतीला प्रतिकार करण्याच्या क्षमतेचे मोजमाप आहे. हिरा स्टीलपेक्षा कठिण, सोन्यापेक्षा कठिण, लाकडापेक्षा कठोर आणि पॅकिंग फोमपेक्षा कठिण आहे. अनेक अभियांत्रिकींमध्ये कठोरता निश्चित करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या चाचण्या, जसे की रत्नशास्त्रात वापरल्या जाणार्‍या मोहस कडकपणा, ब्रिनेल चाचणी ही त्यापैकी एक आहे. त्याची संकल्पना सोपी आहे: कठोर धातूचे बॉल बेअरिंग एका विशिष्ट शक्तीने चाचणी पृष्ठभागावर दाबले जाते. वर्तुळाकाराचा व्यास मोजा बॉलद्वारे तयार केलेले इंडेंटेशन. ब्रिनेल कडकपणाचे मूल्य गणितीय सूत्र वापरून मोजले जाते;ढोबळमानाने बोलायचे झाले तर, बॉल जितका मोठा भोक मारेल तितके मटेरियल मऊ होईल. या चाचणीत, HW नैसर्गिक लाकडापेक्षा 23 पट कठिण आहे.
बहुतेक उपचार न केलेले नैसर्गिक लाकूड पाणी शोषून घेते. यामुळे लाकडाचा विस्तार होऊ शकतो आणि अखेरीस त्याचे संरचनात्मक गुणधर्म नष्ट होऊ शकतात. लेखकांनी HW चा पाण्याचा प्रतिकार वाढवण्यासाठी दोन दिवसांच्या खनिज भिजवण्याचा वापर केला, ज्यामुळे ते अधिक हायड्रोफोबिक बनले ("पाण्याला घाबरते"). हायड्रोफोबिसिटी चाचणीमध्ये पृष्ठभागावर पाण्याचा एक थेंब ठेवणे समाविष्ट असते. पृष्ठभाग जितका जास्त हायड्रोफोबिक असेल तितके पाण्याचे थेंब अधिक गोलाकार बनतात. एक हायड्रोफिलिक ("पाणी-प्रेमळ") पृष्ठभाग, दुसरीकडे, थेंब सपाट पसरतो (आणि नंतर पाणी अधिक सहजपणे शोषून घेते).म्हणून, खनिज भिजवण्यामुळे HW ची हायड्रोफोबिसिटी लक्षणीयरीत्या वाढतेच, पण लाकडाला ओलावा शोषण्यापासूनही प्रतिबंध होतो.
काही अभियांत्रिकी चाचण्यांमध्ये, HW चाकूंनी धातूच्या चाकूंपेक्षा किंचित चांगली कामगिरी केली. लेखकांचा दावा आहे की HW चाकू व्यावसायिकदृष्ट्या उपलब्ध चाकूपेक्षा तिप्पट तीक्ष्ण आहे. तथापि, या मनोरंजक परिणामासाठी एक इशारा आहे. संशोधक टेबल चाकूंची तुलना करत आहेत, किंवा ज्याला आपण बटर चाकू म्हणू शकतो. हे विशेषत: धारदार असावेत असे नाही. लेखक त्यांच्या चाकूने स्टेक कापतानाचा व्हिडिओ दाखवतात, परंतु एक वाजवी मजबूत प्रौढ कदाचित धातूच्या काट्याच्या निस्तेज बाजूने तेच स्टेक कापू शकतो आणि एक स्टेक चाकू अधिक चांगले काम करेल.
खिळ्यांबद्दल काय? एकच HW खिळा वरवर पाहता तीन फळींच्या स्टॅकमध्ये सहजपणे हातोडा मारता येतो, जरी ते लोखंडी खिळ्यांच्या तुलनेत सापेक्ष सहजतेने तपशीलवार नसले तरी. लोखंडी खुंट्या सारख्याच कडकपणासह, त्यांच्या चाचण्यांमध्ये, तथापि, दोन्ही प्रकरणांमध्ये बोर्ड दोन्हीपैकी एक नखे निकामी होण्यापूर्वी अयशस्वी झाले, त्यामुळे मजबूत नखे उघडकीस आली नाहीत.
HW नखे इतर मार्गांनी चांगले आहेत का? लाकडी खुंट्या हलक्या असतात, परंतु संरचनेचे वजन प्रामुख्याने ते एकत्र ठेवणाऱ्या खुंट्यांच्या वस्तुमानामुळे चालत नाही. लाकडी खुंट्यांना गंज लागणार नाही. तथापि, ते पाण्याला अभेद्य असणार नाही. जैवविघटन.
लेखकाने नैसर्गिक लाकडापेक्षा लाकूड अधिक मजबूत बनवण्याची प्रक्रिया विकसित केली आहे यात शंका नाही. तथापि, कोणत्याही विशिष्ट कामासाठी हार्डवेअरच्या उपयुक्ततेसाठी अधिक अभ्यास करणे आवश्यक आहे. ते प्लास्टिकसारखे स्वस्त आणि संसाधन कमी असू शकते का? ते अधिक मजबूतशी स्पर्धा करू शकते का? , अधिक आकर्षक, अमर्यादपणे पुन्हा वापरता येण्याजोग्या धातूच्या वस्तू? त्यांच्या संशोधनामुळे मनोरंजक प्रश्न निर्माण होतात. चालू असलेले अभियांत्रिकी (आणि शेवटी बाजार) त्यांची उत्तरे देईल.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-१३-२०२२
