Miti ya asili na chuma vimekuwa nyenzo muhimu za ujenzi kwa wanadamu kwa maelfu ya miaka.Polima za sintetiki tunazoziita plastiki ni uvumbuzi wa hivi majuzi uliolipuka katika karne ya 20.
Vyuma na plastiki zote zina sifa zinazofaa kwa matumizi ya viwandani na kibiashara. Vyuma vina nguvu, ni ngumu, na kwa ujumla hustahimili hewa, maji, joto, na mafadhaiko ya mara kwa mara.Hata hivyo, zinahitaji rasilimali zaidi (ambayo ina maana ya gharama kubwa zaidi) ili kuzalisha na kuboresha bidhaa zao.Plastiki hutoa baadhi ya kazi za chuma huku ikihitaji uzani mdogo na ni nafuu sana kwa matumizi ya plastiki kwa bei nafuu. vifaa vya miundo ya kutisha: vifaa vya plastiki sio jambo jema, na hakuna mtu anataka kuishi katika nyumba ya plastiki.Zaidi ya hayo, mara nyingi husafishwa kutoka kwa mafuta ya mafuta.
Katika baadhi ya matumizi, mbao za asili zinaweza kushindana na metali na plastiki.Nyumba nyingi za familia zimejengwa kwa kutunga mbao.Tatizo ni kwamba mbao za asili ni laini sana na huharibiwa kwa urahisi na maji kuchukua nafasi ya plastiki na chuma mara nyingi.Karatasi ya hivi majuzi iliyochapishwa katika jarida la Matter inachunguza uundaji wa nyenzo ngumu ya mbao ambayo inashinda mapungufu haya.Utafiti huu ulifikia kilele kwa uundaji wa visu vya mbao.Je, wakati wowote visu vya mbao vitafaa vipi na visu vya mbao vitatumikaje hivi karibuni?
Muundo wa nyuzi za kuni hujumuisha takriban 50% ya selulosi, polima ya asili yenye sifa nzuri za kinadharia.Nusu iliyobaki ya muundo wa mbao ni lignin na hemicellulose.Wakati selulosi huunda nyuzi za muda mrefu, ngumu ambazo hutoa kuni na uti wa mgongo wa nguvu zake za asili, hemicellulose ina muundo mdogo wa madhubuti na kwa hivyo haichangia chochote kwa seli ya voids na seli ya kuni. kazi muhimu kwa kuni hai.Lakini kwa madhumuni ya wanadamu ya kuunganisha kuni na kuunganisha nyuzi zake za selulosi kwa kukazwa zaidi, lignin ikawa kikwazo.
Katika utafiti huu, mbao za asili zilifanywa mbao ngumu (HW) kwa hatua nne.Kwanza, kuni huchemshwa katika hidroksidi ya sodiamu na sulfate ya sodiamu ili kuondoa baadhi ya hemicellulose na lignin.Baada ya matibabu haya ya kemikali, kuni inakuwa denser kwa kushinikiza kwenye vyombo vya habari kwa saa kadhaa kwa joto la kawaida.Hii inapunguza mapengo ya asili au pores kati ya nyuzi za bocent kati ya kuni. mbao hushinikizwa kwa 105° C (221° F) kwa saa chache zaidi ili kukamilisha msongamano, na kisha kukaushwa.Mwishowe, kuni huwekwa kwenye mafuta ya madini kwa saa 48 ili kufanya bidhaa iliyokamilishwa kuzuia maji.
Sifa moja ya mitambo ya nyenzo ya kimuundo ni ugumu wa kupenyeza, ambayo ni kipimo cha uwezo wake wa kustahimili mgeuko inapobanwa kwa nguvu. Almasi ni ngumu zaidi kuliko chuma, ni ngumu kuliko dhahabu, ni ngumu kuliko kuni, na ni ngumu zaidi kuliko povu ya kupakia. Miongoni mwa majaribio mengi ya kihandisi yanayotumika kubainisha ugumu, kama vile ugumu wa Mohs unaotumiwa katika vito, mojawapo ya dhana ya "bell" ni ngumu ya chuma. kushinikizwa kwenye uso wa majaribio kwa nguvu fulani.Pima kipenyo cha uingilizi wa mviringo ulioundwa na mpira.Thamani ya ugumu wa Brinell huhesabiwa kwa kutumia fomula ya hisabati; kwa kusema, kadiri shimo inavyopiga mpira, ndivyo nyenzo zinavyokuwa laini.Katika jaribio hili, HW ni ngumu mara 23 kuliko kuni asilia.
Miti mingi ya asili isiyotibiwa itachukua maji.Hii inaweza kupanua kuni na hatimaye kuharibu mali zake za kimuundo.Waandishi walitumia loweka la madini la siku mbili ili kuongeza upinzani wa maji wa HW, na kuifanya kuwa zaidi ya hydrophobic ("kuogopa maji").Jaribio la hydrophobicity linahusisha kuweka tone la maji juu ya uso.Kadiri hydrophobic zaidi ya uso, matone ya maji yanavyozidi kuwa ya hydrophilic. ("maji ya kupenda maji") uso, kwa upande mwingine, hueneza matone ya gorofa (na hatimaye inachukua maji kwa urahisi zaidi). Kwa hiyo, kuloweka kwa madini sio tu kwa kiasi kikubwa huongeza hydrophobicity ya HW, lakini pia huzuia kuni kutoka kwa unyevu.
Katika baadhi ya majaribio ya uhandisi, visu vya HW vilifanya kazi vizuri zaidi kuliko visu vya chuma. Waandishi wanadai kuwa kisu cha HW kina makali takriban mara tatu ya kisu kinachopatikana kibiashara. Hata hivyo, kuna tahadhari kwa matokeo haya ya kuvutia. Watafiti wanalinganisha visu vya meza, au kile tunachoweza kukiita visu vya siagi. Hizi hazikusudiwi kuwa na makali ya kukata kisu cha watu wazima. pengine kukata nyama ya nyama sawa na upande mwanga mdogo wa uma chuma, na kisu steak inaweza kufanya kazi bora zaidi.
Vipi kuhusu misumari?Msumari mmoja wa HW unaweza kupachikwa kwa urahisi kwenye rundo la mbao tatu, ingawa si wa kina kama ni urahisi ikilinganishwa na misumari ya chuma.Vigingi vya mbao vinaweza kushikilia mbao hizo pamoja, zikipinga nguvu ambazo zingezitenganisha, kwa ugumu sawa na wa vigingi vya chuma. Katika majaribio yao, hata hivyo, kabla ya misumari isiyo na nguvu zote mbili ilishindwa.
Je, misumari ya HW ni bora kwa njia nyingine?Vigingi vya mbao ni vyepesi zaidi, lakini uzito wa muundo hausukumwi hasa na wingi wa vigingi vinavyoishikilia pamoja.Vigingi vya mbao haviwezi kutu.Hata hivyo, haviwezi kuvumilia maji au kuoza.
Hakuna shaka kwamba mwandishi ameanzisha mchakato wa kufanya kuni kuwa na nguvu zaidi kuliko kuni asilia.Hata hivyo, matumizi ya maunzi kwa kazi yoyote mahususi yanahitaji utafiti zaidi.Je, inaweza kuwa nafuu na isiyo na rasilimali kama plastiki?Je, inaweza kushindana na vitu vya chuma vyenye nguvu, vya kuvutia zaidi, vinavyoweza kutumika tena?Utafiti wao unazua maswali ya kuvutia.Uhandisi unaoendelea (na hatimaye soko) utajibu.
Muda wa kutuma: Apr-13-2022
