Bwa natirèl ak metal te materyèl konstriksyon esansyèl pou moun pandan plizyè milye ane. Polymè sentetik nou rele plastik yo se yon envansyon resan ki te eksploze nan 20yèm syèk la.
Ni metal ni plastik gen pwopriyete ki byen adapte pou itilizasyon endistriyèl ak komèsyal. Metal yo solid, rijid, epi jeneralman rezistan a lè, dlo, chalè, ak estrès konstan. Sepandan, yo mande plis resous tou (ki vle di pi chè) pou pwodui ak rafine pwodwi yo. Plastik bay kèk nan fonksyon metal yo pandan y ap mande mwens mas epi li trè bon mache pou pwodui. Pwopriyete yo ka Customized pou prèske nenpòt itilizasyon. Sepandan, plastik komèsyal bon mache yo fè materyèl estriktirèl terib: aparèy plastik yo pa yon bon bagay, epi pèsonn pa vle viv nan yon kay plastik. Anplis de sa, yo souvan rafine soti nan konbistib fosil.
Nan kèk aplikasyon, bwa natirèl ka fè konpetisyon ak metal ak plastik. Pifò kay familyal yo bati sou ankadreman bwa. Pwoblèm nan se ke bwa natirèl twò mou epi li twò fasil pou dlo domaje pou ranplase plastik ak metal nan pifò ka yo. Yon atik resan ki pibliye nan jounal Matter eksplore kreyasyon yon materyèl bwa ki fè tèt di ki simonte limitasyon sa yo. Rechèch sa a te abouti nan kreyasyon kouto ak klou an bwa. Ki jan kouto an bwa a bon e èske w ap itilize li nenpòt ki lè byento?
Estrikti fibrou bwa a konsiste de apeprè 50% seluloz, yon polimè natirèl ki gen pwopriyete rezistans teyorikman bon. Mwatye ki rete nan estrikti bwa a se sitou lignin ak emiseluloz. Pandan ke seluloz fòme fib long ak solid ki bay bwa baz fòs natirèl li, emiseluloz gen yon estrikti ki pa twò koeran e konsa li pa kontribye anyen nan fòs bwa a. Lignin ranpli espas vid ki genyen ant fib seluloz yo epi li fè travay itil pou bwa vivan. Men, pou objektif moun pou konpakte bwa epi mare fib seluloz li yo pi sere ansanm, lignin te vin tounen yon antrav.
Nan etid sa a, yo te transfòme bwa natirèl an bwa di (HW) an kat etap. Premyèman, yo bouyi bwa a nan idroksid sodyòm ak silfat sodyòm pou retire yon pati nan emiseluloz ak lignin nan. Apre tretman chimik sa a, bwa a vin pi dans lè yo peze l nan yon près pandan plizyè èdtan nan tanperati chanm. Sa diminye espas natirèl oswa porositë ki nan bwa a epi amelyore lyezon chimik ki genyen ant fib seluloz adjasan yo. Apre sa, yo mete bwa a anba presyon a 105° C (221° F) pandan kèk èdtan anplis pou l konplete dansifikasyon an, epi answit yo seche l. Finalman, yo plonje bwa a nan lwil mineral pandan 48 èdtan pou fè pwodwi fini an enpèmeyab.
Youn nan pwopriyete mekanik yon materyèl estriktirèl se dite endantasyon, ki se yon mezi kapasite li pou reziste defòmasyon lè yo peze l ak fòs. Dyaman pi rèd pase asye, pi rèd pase lò, pi rèd pase bwa, epi pi rèd pase kim anbalaj. Pami anpil tès enjenyè yo itilize pou detèmine dite, tankou dite Mohs yo itilize nan jewoloji, tès Brinell la se youn nan yo. Konsèp li senp: yo peze yon boul metal di ki fè woulo bi sou sifas tès la avèk yon sèten fòs. Mezire dyamèt endantasyon sikilè boul la kreye a. Yo kalkile valè dite Brinell la lè l sèvi avèk yon fòmil matematik; an jeneral, pi gwo twou boul la frape a, se pi mou materyèl la. Nan tès sa a, HW 23 fwa pi rèd pase bwa natirèl.
Pifò bwa natirèl ki pa trete ap absòbe dlo. Sa ka elaji bwa a epi evantyèlman detwi pwopriyete estriktirèl li yo. Otè yo te itilize yon tranpe mineral pandan de jou pou ogmante rezistans dlo HW a, sa ki fè li pi idrofob ("pè dlo"). Tès idrofobisite a enplike mete yon gout dlo sou yon sifas. Plis sifas la idrofob, se plis gout dlo yo vin esferik. Yon sifas idrofil ("ki renmen dlo"), nan lòt men an, gaye gout yo plat (epi apre sa absòbe dlo pi fasil). Se poutèt sa, tranpe mineral la pa sèlman ogmante idrofobisite HW a anpil, men tou li anpeche bwa a absòbe imidite.
Nan kèk tès enjenyè, kouto HW yo te fè yon ti kras pi byen pase kouto metal yo. Otè yo deklare ke kouto HW a apeprè twa fwa pi file pase yon kouto ki disponib nan komès. Sepandan, gen yon avètisman sou rezilta enteresan sa a. Chèchè yo ap konpare kouto tab, oubyen sa nou ta ka rele kouto bè. Sa yo pa fèt pou yo patikilyèman file. Otè yo montre yon videyo kouto yo k ap koupe yon tranch vyann, men yon adilt ki rezonabman fò ta pwobableman koupe menm tranch vyann nan ak bò mou yon fouchèt metal, epi yon kouto tranch vyann ta mache pi byen.
E klou yo? Yon sèl klou HW ka fasilman plante nan yon pil twa planch, byenke li pa gen menm detay ak fasilite konpare ak klou fè. Pikèt an bwa ka kenbe planch yo ansanm, reziste fòs ki ta chire yo, ak apeprè menm rezistans ak pikèt an fè. Sepandan, nan tès yo, planch yo nan tou de ka yo te kraze anvan nenpòt klou te kraze, kidonk klou ki pi solid yo pa t ekspoze.
Èske klou HW yo pi bon nan lòt fason? Pikèt an bwa yo pi lejè, men pwa estrikti a pa prensipalman depann de mas pikèt ki kenbe l ansanm. Pikèt an bwa yo p ap wouye. Sepandan, yo p ap enpèmeyab a dlo oswa biodekonpoze.
Pa gen dout otè a devlope yon pwosesis pou fè bwa pi solid pase bwa natirèl. Sepandan, itilite pyès ki nan konpitè pou nenpòt travay patikilye mande plis etid. Èske li ka bon mache epi san resous tankou plastik? Èske li ka fè konpetisyon ak objè metal ki pi solid, ki pi atiran, ki ka itilize ankò san limit? Rechèch yo soulve kesyon enteresan. Jeni kontinyèl (epi finalman mache a) pral reponn yo.
Dat piblikasyon: 13 avril 2022
