Təbii ağac və metal min illərdir insanlar üçün vacib tikinti materialları olmuşdur. Plastik adlandırdığımız sintetik polimerlər 20-ci əsrdə partlamış yeni bir ixtiradır.
Həm metallar, həm də plastiklər sənaye və kommersiya məqsədləri üçün uyğun xüsusiyyətlərə malikdir. Metallar möhkəm, sərt və ümumiyyətlə havaya, suya, istiyə və daimi stressə davamlıdır. Bununla belə, onlar məhsullarını istehsal etmək və təmizləmək üçün daha çox resurs tələb edir (bu da daha baha başa gəlir). Plastik, daha az kütlə tələb edərkən metalın bəzi funksiyalarını təmin edir və istehsalı çox ucuzdur. Onların xüsusiyyətləri demək olar ki, hər hansı bir istifadə üçün fərdiləşdirilə bilər. Bununla belə, ucuz kommersiya plastikləri dəhşətli struktur materialları istehsal edir: plastik cihazlar yaxşı bir şey deyil və heç kim plastik evdə yaşamaq istəmir. Bundan əlavə, onlar tez-tez qazıntı yanacaqlarından təmizlənir.
Bəzi tətbiqlərdə təbii ağac metallar və plastiklərlə rəqabət apara bilər. Əksər ailə evləri taxta çərçivə üzərində qurulur. Problem ondadır ki, təbii ağac çox yumşaqdır və su ilə çox asanlıqla zədələnir, əksər hallarda plastik və metalı əvəz etmək mümkün deyil. Bu yaxınlarda "Matter" jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə bu məhdudiyyətləri aradan qaldıran bərkidilmiş ağac materialının yaradılması araşdırılır. Bu tədqiqat taxta bıçaqların və mismarların yaradılması ilə nəticələndi. Taxta bıçaq nə qədər yaxşıdır və siz onu tezliklə istifadə edəcəksiniz?
Ağacın lifli quruluşu, nəzəri cəhətdən yaxşı möhkəmlik xüsusiyyətlərinə malik təbii polimer olan təxminən 50% sellülozadan ibarətdir. Taxta quruluşun qalan yarısı əsasən liqnin və hemisellülozdan ibarətdir. Sellüloza ağaca təbii möhkəmliyinin əsasını təmin edən uzun, möhkəm liflər əmələ gətirsə də, hemisellüloz az əlaqəli quruluşa malikdir və beləliklə, ağacın möhkəmliyinə heç bir töhfə vermir. Liqnin sellüloza lifləri arasındakı boşluqları doldurur və canlı ağac üçün faydalı vəzifələr yerinə yetirir. Lakin insanların ağacı sıxlaşdırmaq və sellüloza liflərini bir-birinə daha möhkəm bağlamaq məqsədi üçün liqnin maneəyə çevrildi.
Bu tədqiqatda təbii ağac dörd mərhələdə bərkimiş ağaca (BT) çevrilmişdir. Əvvəlcə, hemisellüloz və liqninin bir hissəsini çıxarmaq üçün ağac natrium hidroksid və natrium sulfatda qaynadılır. Bu kimyəvi emaldan sonra, otaq temperaturunda bir neçə saat presdə basmaqla ağac daha sıx olur. Bu, ağacdakı təbii boşluqları və ya məsamələri azaldır və bitişik sellüloza lifləri arasındakı kimyəvi əlaqəni gücləndirir. Daha sonra, sıxlaşmanı tamamlamaq üçün ağac bir neçə saat daha 105°C (221° F) temperaturda təzyiq altında saxlanılır və sonra qurudulur. Nəhayət, hazır məhsulu suya davamlı etmək üçün ağac 48 saat mineral yağda batırılır.
Struktur materialın mexaniki xüsusiyyətlərindən biri də girinti sərtliyidir ki, bu da onun qüvvə ilə sıxıldıqda deformasiyaya qarşı durma qabiliyyətinin ölçüsüdür. Almaz poladdan, qızıldan, ağacdan və qablaşdırma köpüyündən daha sərtdir. Sərtliyi təyin etmək üçün istifadə edilən bir çox mühəndislik testləri arasında, məsələn, gemologiyada istifadə edilən Mohs sərtliyindən, Brinell testi də onlardan biridir. Onun konsepsiyası sadədir: sərt metal kürə rulmanı müəyyən bir qüvvə ilə sınaq səthinə basılır. Kürə tərəfindən yaradılan dairəvi girinti diametrini ölçün. Brinell sərtlik dəyəri riyazi düsturla hesablanır; təxminən desək, kürə nə qədər böyük dəliyə dəysə, material bir o qədər yumşaq olur. Bu testdə HW təbii ağacdan 23 dəfə sərtdir.
Əksər emal olunmamış təbii ağac suyu özünə çəkir. Bu, ağacı genişləndirə və nəticədə onun struktur xüsusiyyətlərini məhv edə bilər. Müəlliflər HW-nin suya davamlılığını artırmaq üçün iki günlük mineral islatmadan istifadə edərək onu daha hidrofob ("sudan qorxmaq") hala gətirdilər. Hidrofobluq testi səthə bir damcı su qoymağı əhatə edir. Səth nə qədər hidrofob olarsa, su damcıları bir o qədər kürəvi olur. Digər tərəfdən, hidrofilik ("su sevən") səth damcıları düz yayır (və sonradan suyu daha asan özünə çəkir). Buna görə də, mineral islatma yalnız HW-nin hidrofobikliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırmaqla yanaşı, həm də ağacın nəmliyi udmasının qarşısını alır.
Bəzi mühəndislik sınaqlarında HW bıçaqları metal bıçaqlardan bir qədər daha yaxşı nəticə göstərib. Müəlliflər iddia edirlər ki, HW bıçağı ticari olaraq mövcud olan bıçaqdan təxminən üç dəfə daha iti olur. Lakin bu maraqlı nəticədə bir xəbərdarlıq var. Tədqiqatçılar masa bıçaqlarını və ya yağ bıçaqları adlandıra biləcəyimiz bıçaqları müqayisə edirlər. Bunlar xüsusilə iti olmaq üçün nəzərdə tutulmayıb. Müəlliflər bıçaqlarının steyk kəsməsinin videosunu göstərirlər, lakin kifayət qədər güclü bir yetkin, ehtimal ki, eyni steyki metal çəngəlin küt tərəfi ilə kəsə bilər və steyk bıçağı daha yaxşı işləyərdi.
Bəs mismarlar necədir? Tək bir HW mismarı üç taxta yığınına asanlıqla çəkmək olar, baxmayaraq ki, dəmir mismarlarla müqayisədə nisbətən asan olduğu qədər detallı deyil. Taxta mıxlar daha sonra taxtaları bir yerdə saxlaya bilər və onları parçalayacaq qüvvəyə müqavimət göstərərək, dəmir mıxlarla təxminən eyni möhkəmliyə malikdir. Lakin sınaqlarda hər iki halda lövhələr mismarlardan heç biri sıradan çıxmazdan əvvəl sıradan çıxdı, buna görə də daha güclü mismarlar açıq qalmadı.
HW mıxları başqa cəhətdən daha yaxşıdırmı? Taxta mıxlar daha yüngüldür, lakin konstruksiyanın çəkisi əsasən onu bir yerdə saxlayan mıxların kütləsi ilə müəyyən edilmir. Taxta mıxlar paslanmayacaq. Bununla belə, suya davamlı və ya bioloji parçalanmaya məruz qalmayacaq.
Şübhəsiz ki, müəllif ağacı təbii ağacdan daha möhkəm etmək üçün bir proses hazırlayıb. Bununla belə, hər hansı bir iş üçün avadanlıqların faydalılığı əlavə tədqiqat tələb edir. Plastik qədər ucuz və resurs tələb etməyən ola bilərmi? Daha güclü, daha cəlbedici, sonsuz dərəcədə təkrar istifadə edilə bilən metal əşyalarla rəqabət apara bilərmi? Onların tədqiqatları maraqlı suallar doğurur. Davam edən mühəndislik (və nəticədə bazar) bunlara cavab verəcəkdir.
Yazı vaxtı: 13 aprel 2022
