انتشار این مقاله


چوب خرد شده با مقاومتی بیشتر از فولاد

فشرده‌کردن مواد و خارج کردن برخی الیاف و پلیمرها قدرت چوب خرد شده را تا ده برابر افزایش می‌دهد.

فشرده‌کردن مواد و خارج کردن برخی الیاف و پلیمرها قدرت چوب خرد شده را تا ده برابر افزایش می‌دهد.

یک حمام شیمیایی و فشار داغ می‌تواند چوب خرد شده را به ماده‌ای محکم‌تر از فولاد تبدیل کند. این فرآیند و سایر فرآیندهای مشابه می‌تواند زمینه تولید مواد قابل بازیافت و سازگار با محیط‌زیست را برای استفاده در ساخت اتومبیل و ساختمان فراهم سازد.


مقاله مرتبط: زیست‌پالایی چیست؟


دکتر لی متخصص مکانیک دانشگاه ماری لند می‌گوید این ماده سطح جدیدی از مواد پایه است که پتانسیل فوق‌العاده بالایی دارد.

تلاش‌ در راستایمقاوم سازی چوب به چندین دهه‌ قبل باز می‌گردد. برخی تلاش‌ها در زمینه استخراج نانوفیبرها از سلولز صورت می‌گرفت؛ پلیمر سخت طبیعی موجود در آوندهای آب رسان به بافت‌های گیاهی.

تیم لی روش دیگری در پیش گرفت: محققان این تیم بر تغییر ساختار متخلخل چوب طبیعی متمرکز شدند. آن‌ها ابتدا انواع مختلف چوب، از جمله بلوط را، در محلول هیدروکسید سدیم و سولفیت سدیم برای هفت ساعت متوالی جوشاندند. با انجام این کار سلولز موجود دست نخورده باقی ماند اما فضای توخالی بیشتری در چوب با حذف ساختارهای احاطه کننده ایجادشد. که شامل لیگنین پلیمر احاطه‌کننده سلولز نیز می‌شد.

سپس تیم این کنده را-مانند یک ساندویچ پانینی-تحت فشار قرار داد. نتیجه: یک قطعه چوب با ضخامت یک‌پنجم نسبت به قطعه اولیه اما حدود ۱۱.۵ برابر مقاوم‌تر. تلاش‌های قبلی برای فشرده‌سازی چوب مقاومت چوب را حدود سه تا چهار برابر افزایش داده بود.

چوب خرد شدهاسکن با میکروسکوپ الکترونی نشان داد که طی فرآیند اخیر الیاف سلولزی کاملاً به هم نزدیک می‌شوند تا جایی که مچاله‌شده و در هم قفل می‌شوند.

برای تست سختی مواد، تیم از گلوله یک اسلحه بالستیک که به طور معمول برای تست مقاومت ضربه وسایل نقلیه‌نظامی استفاده می‌شود استفاده کرد. پنج لایه از مواد لمینت در کنار هم با ضخامت فقط سه میلی‌متر قادر به متوقف ساختن گلوله فولادی با وزن ۴۶ گرم که سرعتی برابر با ۳۰ متر بر ثانیه بود داشت. دکتر هو می‌گوید:

این سرعت خیلی کمتر از میزان سرعتی است که یک گلوله به صورت چند صد متر در ثانیه طی می‌کند، اما قابل مقایسه با سرعتی است که یک اتومبیل می‌تواند قبل از تصادف داشته باشد پس بنابراین می‌تواند جهت استفاده در وسایل نقلیه کاربردی باشد.

دلیل استحکام

بعضی از محققان می‌گویند که از پیشرفت تیم نسبت به روش‌های قبلی فشرده‌سازی استفاده می‌کنند. فرد کامک می‌گوید حتی با عدم پاک‌سازی لیگنین،سایر تکنیک‌ها – مانند قرار دادن تحت دماهای بالا، تحت فشار قرار دادن با بخار و پردازش چوب با صمغ – سبب پیشرفت مقاومت و بهبود عملکرد چوب نیز می‌شوند. این روش‌های گفته‌شده می‌تواند هزینه کمتری نسبت به جوشاندن هفت ساعته چوب در حمام  شیمیایی داشته باشد. دکتر فرد در آزمایش‌های خود مشاهده کرده بود که ۲۴ لایه چوب متراکم و پردازش‌نشده با مواد شیمیایی می‌توانست یک گلوله ۹ میلی‌متری رها شده از تپانچه را متوقف کند.

در یک تحقیق دیگر منتشر شده در ژانویه بیان شده بود که پاک‌سازی کامل لینگینین و فشرده‌سازی چوب در اتاق گرما توانسته بود مقاومت قطعه چوب را تا سه برابر بالا ببرد. هو می‌گوید:

اصلی‌ترین یافته این تحقیق این بود که پاکسازی میزان معین و درستی از لیگنین کلید اصلی بهبود مقاومت قطعه چوب بود. در تحقیقات وی از بین بردن بیش از حد پلیمر چوب کم تراکم و شکننده به دنبال داشت که این موضوع بیان می‌کند که باقی ماندن بعضی از لیگنین‌ها هنگام تحت فشار قرارگرفتنشان در اتصال فیبرهای سلولزی و بهبود فشرده‌سازی مفید هستند. بالاترین مقاومت چوب خرد شده زمانی بود که حدود ۴۵ % از لیگنین زدوده می‌شد.

پانیذ اسکندری


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید