कडा काठका चक्कुहरू टेबल चक्कुहरू भन्दा तीन गुणा तीखा हुन्छन्

प्राकृतिक काठ र धातु हजारौं वर्षदेखि मानिसका लागि आवश्यक निर्माण सामग्री भएका छन्। हामीले प्लास्टिक भनिने सिंथेटिक पोलिमरहरू २० औं शताब्दीमा विस्फोट भएको हालैको आविष्कार हो।
दुवै धातु र प्लास्टिकमा औद्योगिक र व्यावसायिक प्रयोगका लागि उपयुक्त हुने गुणहरू हुन्छन्। धातुहरू बलियो, कठोर र सामान्यतया हावा, पानी, तातो र निरन्तर तनावमा लचिलो हुन्छन्। यद्यपि, तिनीहरूलाई थप स्रोतहरू चाहिन्छ (जसको अर्थ बढी महँगो हुन्छ)। तिनीहरूको उत्पादनहरू उत्पादन र परिष्कृत गर्नुहोस्।प्लास्टिकले धातुको केही कार्यहरू प्रदान गर्दछ जबकि कम द्रव्यमान चाहिन्छ र उत्पादन गर्न धेरै सस्तो छ। तिनीहरूको गुणहरू लगभग कुनै पनि प्रयोगको लागि अनुकूलित गर्न सकिन्छ। यद्यपि, सस्तो व्यावसायिक प्लास्टिकले भयानक संरचनात्मक सामग्री बनाउँछ: प्लास्टिक उपकरणहरू एक होइन। राम्रो कुरा, र कोही पनि प्लास्टिकको घरमा बस्न चाहँदैनन्। थप रूपमा, तिनीहरू प्रायः जीवाश्म ईन्धनबाट परिष्कृत हुन्छन्।
केही अनुप्रयोगहरूमा, प्राकृतिक काठले धातु र प्लास्टिकसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्छ। अधिकांश पारिवारिक घरहरू काठको फ्रेमिङमा बनेका हुन्छन्। समस्या यो हो कि प्राकृतिक काठ धेरै नरम हुन्छ र पानीले धेरैजसो प्लास्टिक र धातुलाई बदल्न सकिँदैन। हालैको एउटा कागज जर्नलमा प्रकाशित म्याटरले यी सीमितताहरू पार गर्ने कडा काठको सामग्रीको सिर्जनाको अन्वेषण गर्दछ। यो अनुसन्धान काठको चक्कु र नङको सिर्जनामा ​​परिणत भयो। काठको चक्कु कत्तिको राम्रो छ र तपाईं यसलाई चाँडै प्रयोग गर्नुहुनेछ?
काठको रेशेदार संरचनामा लगभग 50% सेल्युलोज हुन्छ, सैद्धान्तिक रूपमा राम्रो बल गुणहरू भएको प्राकृतिक बहुलक। काठको संरचनाको बाँकी आधा भाग मुख्यतया लिग्निन र हेमिसेल्युलोज हुन्छ। जबकि सेलुलोजले लामो, कडा फाइबर बनाउँछ जसले काठलाई यसको प्राकृतिक मेरुदण्ड प्रदान गर्दछ। बल, हेमिसेल्युलोजको कम सुसंगत संरचना छ र यसैले काठको बलमा केही योगदान गर्दैन। लिग्निनले सेल्युलोज फाइबरहरू बीचको खाली ठाउँहरू भर्छ र जीवित काठको लागि उपयोगी कार्यहरू गर्दछ। तर मानिसको उद्देश्यले काठलाई कम्प्याक्ट गर्ने र यसको सेल्युलोज फाइबरलाई एकसाथ जोड्ने उद्देश्यका लागि, लिग्निन बन्यो। एक बाधा।
यस अध्ययनमा प्राकृतिक काठलाई चार चरणमा कडा काठ (HW) बनाइएको थियो। सुरुमा काठलाई सोडियम हाइड्रोक्साइड र सोडियम सल्फेटमा उमालेर केही हेमिसेलुलोज र लिग्निन निकालिन्छ। यस रासायनिक उपचार पछि, काठलाई थिचेर घना हुन्छ। यसलाई कोठाको तापक्रममा धेरै घन्टासम्म प्रेसमा राख्नुहोस्। यसले काठमा रहेको प्राकृतिक ग्याप वा छिद्रहरू कम गर्छ र नजिकैको सेल्युलोज फाइबरहरू बीचको रासायनिक बन्धनलाई बढाउँछ। त्यसपछि, काठलाई केही थपका लागि 105° C (221° F) मा दबाइ दिइन्छ। घन्टा पूरा गर्न घण्टौं, र त्यसपछि सुकाइन्छ। अन्तमा, काठलाई 48 घण्टाको लागि खनिज तेलमा डुबेर तयार उत्पादनलाई वाटरप्रूफ बनाउन सकिन्छ।
संरचनात्मक सामग्रीको एक मेकानिकल गुण इन्डेन्टेसन कठोरता हो, जुन बलद्वारा निचोड गर्दा विरूपण प्रतिरोध गर्ने क्षमताको मापन हो। हीरा स्टिल भन्दा कडा, सुन भन्दा कडा, काठ भन्दा कडा, र प्याकिङ फोम भन्दा कडा हुन्छ। धेरै इन्जिनियरिङ मध्ये कठोरता निर्धारण गर्न प्रयोग गरिने परीक्षणहरू, जस्तै रत्न विज्ञानमा प्रयोग गरिएको मोहस कठोरता, ब्रिनेल परीक्षण ती मध्ये एक हो। यसको अवधारणा सरल छ: कडा धातुको बल बेरिङलाई निश्चित बलद्वारा परीक्षण सतहमा थिचिन्छ। गोलाकारको व्यास नाप्नुहोस्। बल द्वारा सिर्जना गरिएको इन्डेन्टेशन। Brinell कठोरता मान गणितीय सूत्र प्रयोग गरेर गणना गरिन्छ; मोटे रूपमा भन्नुपर्दा, बलले जति ठूलो प्वाललाई प्रहार गर्छ, सामग्री त्यति नै नरम हुन्छ। यस परीक्षणमा HW प्राकृतिक काठभन्दा २३ गुणा कडा हुन्छ।
धेरैजसो उपचार नगरिएको प्राकृतिक काठले पानी सोस्छ। यसले काठ विस्तार गर्न सक्छ र अन्ततः यसको संरचनात्मक गुणहरू नष्ट गर्न सक्छ। लेखकहरूले HW को पानी प्रतिरोध बढाउन दुई-दिनको खनिज भिजाउने प्रयोग गरे, यसलाई थप हाइड्रोफोबिक ("पानीसँग डराउनुहोस्") बनाइयो। हाइड्रोफोबिसिटी परीक्षणले सतहमा पानीको एक थोपा राख्नु समावेश गर्दछ। सतह जति धेरै हाइड्रोफोबिक हुन्छ, पानीका थोपाहरू उति धेरै गोलाकार हुन्छन्। अर्कोतर्फ हाइड्रोफिलिक ("पानी-मायालु") सतहले थोपाहरूलाई समतल (र पछि) फैलाउँछ। पानीलाई सजिलै सोस्छ। त्यसकारण, खनिज भिजाउनुले HW को हाइड्रोफोबिसिटी मात्र उल्लेखनीय रूपमा बढाउँदैन, तर काठलाई नमी अवशोषित गर्नबाट पनि रोक्छ।
केही ईन्जिनियरिङ् परीक्षणहरूमा, HW चक्कुहरूले धातुका चक्कुहरू भन्दा थोरै राम्रो प्रदर्शन गरे। लेखकहरूले HW चक्कु व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध चक्कु भन्दा झन्डै तीन गुणा तिखो भएको दाबी गर्छन्। यद्यपि, यस रोचक नतिजाको लागि चेतावनी छ। अनुसन्धानकर्ताहरूले टेबल चक्कुहरू तुलना गर्दै छन्। वा जसलाई हामी बटर चक्कु भन्न सक्छौं। यी विशेष गरी तीखो हुनुको अर्थ होइन। लेखकहरूले आफ्नो चक्कुले स्टिक काटेको भिडियो देखाउँछन्, तर यथोचित रूपमा बलियो वयस्कले धातुको फोर्कको सुस्त पक्षले एउटै स्टिक काट्न सक्छ, र एक स्टेक चाकू धेरै राम्रो काम गर्नेछ।
नङहरूको बारेमा के हो? एकल HW कीललाई तीनवटा फट्याङ्कको स्ट्याकमा सजिलैसँग ह्यामर गर्न सकिन्छ, यद्यपि यो फलामको कीलहरूको तुलनामा सापेक्षिक रूपमा विस्तृत नभए पनि। तिनीहरू अलग, फलामको खुट्टा जत्तिकै कठोरताको साथ। तिनीहरूको परीक्षणमा, तथापि, दुवै केसहरूमा बोर्डहरू कुनै नङ असफल हुनु अघि असफल भए, त्यसैले बलियो कीलहरू पर्दाफास भएनन्।
के HW नङहरू अन्य तरिकामा राम्रो छन्? काठका खुट्टाहरू हल्का हुन्छन्, तर संरचनाको वजन मुख्य रूपमा यसलाई एकसाथ समात्ने पेगहरूको द्रव्यमानद्वारा संचालित हुँदैन। काठको खुट्टामा खिया लाग्दैन। यद्यपि, यो पानी वा पानीको लागि अभेद्य हुनेछैन। जैविक विघटन।
लेखकले प्राकृतिक काठभन्दा काठलाई बलियो बनाउने प्रक्रियाको विकास गरेका छन् भन्ने कुरामा कुनै शंका छैन। यद्यपि कुनै पनि कामको लागि हार्डवेयरको उपयोगितालाई थप अध्ययन आवश्यक छ। के यो प्लास्टिकजत्तिकै सस्तो र श्रोतविहीन हुन सक्छ? के यसले बलियोसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्छ? , अझ आकर्षक, असीमित रूपमा पुन: प्रयोज्य धातु वस्तुहरू? तिनीहरूको अनुसन्धानले चाखलाग्दो प्रश्नहरू खडा गर्छ। निरन्तर इन्जिनियरिङ् (र अन्ततः बजार) तिनीहरूलाई जवाफ दिनेछ।