Табигый агач һәм металл меңләгән еллар дәвамында кешеләр өчен мөһим төзелеш материаллары булып тора. Пластик дип атаган синтетик полимерлар - XX гасырда бик популяр булган күптән түгел уйлап табылган материаллар.
Металлларның да, пластикларның да сәнәгать һәм коммерция максатларында куллану өчен бик яраклы үзлекләре бар. Металллар нык, каты һәм, гадәттә, һавага, суга, җылылыкка һәм даими басымга чыдам. Шулай да, алар үз продуктларын җитештерү һәм эшкәртү өчен күбрәк ресурслар таләп итәләр (бу кыйммәтрәк дигән сүз). Пластик металлның кайбер функцияләрен тәэмин итә, шул ук вакытта аз масса таләп итә һәм җитештерү бик арзан. Аларның үзлекләрен теләсә нинди куллану өчен көйләргә мөмкин. Шулай да, арзан коммерция пластиклары начар конструкция материаллары ясый: пластик җиһазлар яхшы әйбер түгел, һәм беркем дә пластик йортта яшәргә теләми. Моннан тыш, алар еш кына казылма ягулыклардан эшкәртелә.
Кайбер кулланылышларда табигый агач металл һәм пластик белән көндәшлек итә ала. Күпчелек гаилә йортлары агач каркасларга корылган. Проблема шунда ки, табигый агач бик йомшак һәм су белән җиңел бозыла, шуңа күрә күпчелек вакытта пластик һәм металлны алыштырырга ярамый. Күптән түгел Matter журналында бастырылган мәкаләдә бу чикләүләрне җиңә торган катыртылган агач материалын булдыру тикшерелә. Бу тикшеренү агач пычаклар һәм кадаклар булдыру белән тәмамланды. Агач пычак нинди сыйфатлы һәм сез аны тиздән кулланачаксызмы?
Агачның җепселле структурасы якынча 50% целлюлозадан тора, ул теоретик яктан яхшы ныклык үзлекләренә ия табигый полимер. Агач структурасының калган яртысы, нигездә, лигнин һәм гемицеллюлозадан тора. Целлюлоза агачка табигый ныклыгының нигезен бирүче озын, каты җепселләр барлыкка китерсә дә, гемицеллюлозаның когерент структурасы аз, шуңа күрә агачның ныклыгына бернәрсә дә өлеш кертми. Лигнин целлюлоза җепселләре арасындагы бушлыкларны тутыра һәм тере агач өчен файдалы бурычларны башкара. Ләкин кешеләрнең агачны тыгызлау һәм аның целлюлоза җепселләрен бер-берсенә тыгызрак бәйләү максатыннан, лигнин киртәгә әйләнде.
Бу тикшеренүдә табигый агач дүрт этапта катыртылган агачка (HW) әйләндерелде. Башта агач натрий гидроксиды һәм натрий сульфатында кайнатыла, гемицеллюлоза һәм лигнинның бер өлешен бетерә. Бу химик эшкәртүдән соң, агач бүлмә температурасында берничә сәгать пресста басу белән тыгызлана. Бу агачтагы табигый ярыкларны яки мәсамәләрне киметә һәм янәшә урнашкан целлюлоза җепселләре арасындагы химик бәйләнешне көчәйтә. Аннары, агач тыгызлануны тәмамлау өчен тагын берничә сәгать 105°C (221° F) температурада басым астында тотыла, аннары киптерелә. Ниһаять, әзер продуктны су үткәрмәслек итү өчен агач 48 сәгать минераль майга чумдырыла.
Конструкция материалының бер механик үзенчәлеге - кысылганда деформациягә каршы тору сәләтен үлчәү өчен кулланыла торган кысу катылыгы. Алмаз корычтан, алтыннан, агачтан һәм төрү күбегеннән катырак. Катылыкны билгеләү өчен кулланыла торган күпсанлы инженерлык сынаулары арасында, мәсәлән, гемологиядә кулланыла торган Мох катылыгы арасында, Бринелл сынавы шуларның берсе. Аның концепциясе гади: каты металл шар подшипнигы билгеле бер көч белән сынау өслегенә бастырыла. Шар тарафыннан барлыкка китерелгән түгәрәк кысылуның диаметрын үлчәгез. Бринелл катылыгы кыйммәте математик формула ярдәмендә исәпләнә; якынча әйткәндә, шар тишеккә тигән саен, материал йомшакрак була. Бу сынауда HW табигый агачтан 23 тапкыр катырак.
Эшкәртелмәгән табигый агачның күбесе суны сеңдерә. Бу агачны киңәйтергә һәм аның структураль үзенчәлекләрен юкка чыгарырга мөмкин. Авторлар ике көнлек минераль чылатуны кулланып, агачның су үткәрмәвен арттырганнар, бу аны гидрофобрак иткән ("судан курка"). Гидрофоблык тесты өслеккә бер тамчы су куюны үз эченә ала. Өслек ни кадәр гидрофоб булса, су тамчылары шулкадәр сферикрак була. Гидрофиль ("су яратучы") өслек, киресенчә, тамчыларны тигез итеп җәя (һәм аннан соң суны җиңелрәк сеңдерә). Шуңа күрә минераль чылату агачның гидрофоблыгын сизелерлек арттырып кына калмый, ә агачның дымны сеңдерүенә дә комачаулый.
Кайбер инженерлык сынауларында югары сыйфатлы пычаклар металл пычакларга караганда бераз яхшырак эшләде. Авторлар югары сыйфатлы пычакның коммерциядә сатыла торган пычактан якынча өч тапкыр үткенрәк булуын раслыйлар. Ләкин бу кызыклы нәтиҗәдә бер кисәтү бар. Тикшеренүчеләр өстәл пычакларын, яки без аны май пычаклары дип атый алабыз, чагыштыралар. Алар аеруча үткен булырга тиеш түгел. Авторлар үз пычакларының стейк кисү видеосын күрсәтәләр, ләкин шактый көчле олы кеше шул ук стейкны металл чәнечкенең тонык ягы белән кисә ала, һәм стейк пычагы күпкә яхшырак эшләр иде.
Ә кадаклар турында нәрсә әйтеп була? Бер генә югары көчле кадакны өч такта өеменә җиңел генә кагып була, ләкин тимер кадаклар белән чагыштырганда чагыштырмача җиңел булганлыктан, ул бик җентекле түгел. Аннары агач кадаклар такталарны бергә тота ала, аларны аерып алырлык көчкә каршы тора ала, тимер кадаклар кебек үк ныклык белән. Ләкин, сынауларда, ике очракта да такталар бер кадак та ватылганчы ватылган, шуңа күрә ныграк кадаклар ачык калмаган.
Югары сыйфатлы кадаклар башка яктан да яхшыракмы? Агач кадаклар җиңелрәк, ләкин конструкциянең авырлыгы, нигездә, аны бергә тотып торган кадаклар массасы белән бәйле түгел. Агач кадаклар тутыкмый. Ләкин ул су үткәрмәячәк яки биологик яктан таркалмаячак.
Шик юк, автор агачны табигый агачтан ныграк итү процессын эшләгән. Шулай да, теләсә нинди конкрет эш өчен җиһазларның файдалылыгы өстәмә өйрәнүне таләп итә. Ул пластик кебек арзан һәм ресурсларсыз була аламы? Ул ныграк, матуррак, чиксез кабат кулланыла торган металл әйберләр белән көндәшлек итә аламы? Аларның тикшеренүләре кызыклы сораулар тудыра. Дәвамлы инженерия (һәм, ниһаять, базар) аларга җавап бирәчәк.
Бастырып чыгару вакыты: 2022 елның 13 апреле
