Natūrali mediena ir metalas buvo būtinos statybinės medžiagos žmonėms tūkstančius metų. Sintetiniai polimerai, vadinami plastikais, yra naujausias išradimas, kuris sprogo XX amžiuje.
Tiek metalai, tiek plastikai turi savybių, kurios puikiai tinka pramoniniam ir komerciniam naudojimui. Metalai yra stiprūs, standūs ir paprastai atsparūs orui, vandeniui, karščiui ir nuolatiniam įtempimui. Tačiau jiems taip pat reikia daugiau išteklių (tai reiškia, kad jie yra brangesni). gamina ir tobulina savo gaminius.Plastikas atlieka kai kurias metalo funkcijas, tačiau reikalauja mažiau masės ir yra labai pigus gaminti.Jų savybes galima pritaikyti beveik bet kokiam naudojimui.Tačiau iš pigių komercinių plastikų gaminamos siaubingos konstrukcinės medžiagos: plastikiniai prietaisai nėra geras dalykas, ir niekas nenori gyventi plastikiniame name. Be to, jie dažnai yra rafinuojami iš iškastinio kuro.
Kai kuriais atvejais natūrali mediena gali konkuruoti su metalais ir plastikais.Dauguma šeimos namų yra pastatyti ant medinio karkaso. Problema ta, kad natūrali mediena yra per minkšta ir pernelyg lengvai pažeidžiama vandens, kad dažniausiai pakeistų plastiką ir metalą. Neseniai paskelbtas dokumentas publikuotame žurnale Matter tyrinėja grūdintos medienos, kuri įveikia šiuos apribojimus, kūrimą.Šis tyrimas baigėsi medinių peilių ir vinių sukūrimu.Koks geras medinis peilis ir ar netrukus jį naudosite?
Pluoštinę medienos struktūrą sudaro maždaug 50 % celiuliozės, natūralaus polimero, kurio teoriškai geros stiprumo savybės. Likusią pusę medinės konstrukcijos daugiausia sudaro ligninas ir hemiceliuliozė. Celiuliozė sudaro ilgus, tvirtus pluoštus, kurie suteikia medienai natūralaus pagrindo. stiprumo, hemiceliuliozė turi mažai vientisos struktūros, todėl niekaip neprisideda prie medienos stiprumo. Ligninas užpildo tarp celiuliozės pluoštų esančias tuštumas ir atlieka naudingas gyvajai medienai užduotis. Tačiau žmonių tikslu sutankinti medieną ir tvirčiau surišti jos celiuliozės pluoštus, ligninas tapo kliūtis.
Šiame tyrime iš natūralios medienos keturiais etapais buvo pagaminta grūdinta mediena (HW). Pirmiausia mediena virinama natrio hidrokside ir natrio sulfate, kad būtų pašalinta dalis hemiceliuliozės ir lignino. Po šio cheminio apdorojimo mediena tampa tankesnė spaudžiant. laikykite jį spaudoje keletą valandų kambario temperatūroje.Tai sumažina natūralius medienos tarpus ar poras ir pagerina cheminį ryšį tarp gretimų celiuliozės pluoštų. Po to mediena dar keletą kartų spaudžiama 105 °C (221 °F) valandas, kol baigsis tankinimas, o po to išdžiovinkite. Galiausiai mediena panardinama į mineralinę alyvą 48 valandoms, kad gatavas produktas būtų atsparus vandeniui.
Viena mechaninė konstrukcinės medžiagos savybė yra įdubimo kietumas, kuris parodo jos gebėjimą atsispirti deformacijai, kai suspaudžiamas jėga. Deimantas yra kietesnis už plieną, kietesnis už auksą, kietesnis už medieną ir kietesnis už pakavimo putas. Tarp daugelio inžinerinių bandymai, naudojami kietumui nustatyti, pvz., gemologijoje naudojamas Moso kietumas, Brinelio testas yra vienas iš jų.Jo koncepcija paprasta: kietmetalinis rutulinis guolis tam tikra jėga įspaudžiamas į bandomąjį paviršių.Išmatuokite apskritimo skersmenį. rutulio sukurta įduba.Brinelio kietumo reikšmė apskaičiuojama naudojant matematinę formulę; grubiai tariant, kuo didesnę skylę pataiko kamuolys, tuo minkštesnė medžiaga. Atliekant šį bandymą HW yra 23 kartus kietesnis nei natūrali mediena.
Dauguma neapdorotos natūralios medienos sugers vandenį. Tai gali išplėsti medieną ir ilgainiui sugadinti jos struktūrines savybes. Autoriai naudojo dviejų dienų mineralinį mirkymą, kad padidintų vandens atsparumą vandeniui ir padidintų hidrofobiškumą („bijo vandens“). Atliekant hidrofobiškumo bandymą ant paviršiaus uždedamas vandens lašas. Kuo paviršius hidrofobiškesnis, tuo vandens lašeliai tampa sferiškesni. Kita vertus, hidrofilinis („vandenį mėgstantis“) paviršius paskirsto lašelius lygiai (o vėliau). lengviau sugeria vandenį).Todėl mineralinis mirkymas ne tik žymiai padidina KV hidrofobiškumą, bet ir neleidžia medienai sugerti drėgmės.
Kai kurių inžinerinių bandymų metu HW peiliai veikė šiek tiek geriau nei metaliniai peiliai. Autoriai teigia, kad HW peilis yra maždaug tris kartus aštresnis už parduodamą peilį. Tačiau šis įdomus rezultatas yra perspėjimas. Tyrėjai lygina stalo peilius, arba tai, ką galėtume pavadinti sviesto peiliais.Jie neturi būti itin aštrūs.Autoriai rodo vaizdo įrašą, kuriame jų peilis pjausto kepsnį, bet pakankamai stiprus suaugęs žmogus tikriausiai galėtų tą patį kepsnį supjaustyti nuobodžia metalinės šakutės puse ir kepsnių peilis veiktų daug geriau.
O kaip su vinimis? Vieną HW vinį, matyt, galima nesunkiai įkalti į trijų lentų krūvą, nors ir ne taip detaliai, nes tai yra gana paprasta, palyginti su geležinėmis vinimis. Tada mediniai kaiščiai gali sulaikyti lentas, atsispirdami jėgai, kuri plyštų. jas atskirti, maždaug tokio pat tvirtumo kaip geležiniai kaiščiai. Tačiau jų bandymų metu lentos abiem atvejais sugedo anksčiau nei nė vienas vinis, todėl stipresni nagai nebuvo atidengti.
Ar HW vinys yra geresnis kitais atžvilgiais?Mediniai kaiščiai yra lengvesni, tačiau konstrukcijos svorį pirmiausia lemia ne ją laikančių vinys.Mediniai vinys nerūdys.Tačiau jie nebus nepralaidūs vandeniui ar biologiškai suyra.
Neabejotina, kad autorius sukūrė metodą, leidžiantį padaryti medieną tvirtesnę už natūralią medieną. Tačiau reikia toliau tirti aparatūros naudingumą atliekant bet kokį darbą. Ar jis gali būti toks pigus ir nereikalaujantis išteklių kaip plastikas? Ar jis gali konkuruoti su tvirtesniu. , patrauklesni, be galo daugkartinio naudojimo metaliniai objektai?Jų tyrimai kelia įdomių klausimų.Į juos atsakys vykstanti inžinerija (ir galiausiai rinka).
Paskelbimo laikas: 2022-04-13
