Ahşap, Çelikten Daha Güçlü Hale Geliyor

Kimyasal ve mekanik bir yöntem, belirli bir mukavemete (birim yoğunluk başına mukavemet) sahip olan ahşabın, çoğu metal ve alaşımınkinden çok daha yüksek olmasını sağlar.

Ahşap, Çelikten Daha Güçlü Hale Geliyor. İnşaatlar, motorlu kara taşıtları, uçaklar ve binlerce başka kullanımlar için çelik gibi güçlü malzemeler yapmak, enerji tüketimin bol olduğu ve kirlilik üreten pahalı ve çevreye zararlı bir süreçtir. Ahşap ise daha kolay temin edilebilir, daha az pahalı ve çevre açısından daha iyi huylu bir kaynaktır. Evler inşa etmek ve mobilyalar yapmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ahşap, aynı zamanda, çeliğin mukavemetine, darbe direncine ve suya karşı dirence sahipse, uygulama alanları büyük ölçüde genişleyebilir.

Araştırmacılar geçmişte ahşabın özelliklerini buhar, ısı veya amonyak ile muamele ederek ve daha sonra sıkıştırmak veya yoğunlaştırmak suretiyle arttırmaya çalıştı. Ancak bu işlemler, ahşabın iç gözeneklerini ve kanallarını sağlam bırakarak, ahşabın orijinal kalınlığından % 40 daha yoğun olmasına sebep olur ve yüksek neme maruz kaldığında şişme yaparlar.

Maryland Üniversitesi, College Park’taki Teng Li ve Liangbing Hu, gözenekleri ortadan kaldıran ve onu yaklaşık iki kat daha yoğun hale getiren ahşap için kimyasal ve mekanik bir muamele geliştirdi.

Araştırmacılar, işlenmiş odunların çoğunun yapısal metal ve alaşımlara kıyasla daha yüksek özgül mukavemetli (birim yoğunluk başına mukavemet) ve bu malzemelere göre düşük maliyetli, yüksek performanslı ve hafif bir alternatifi olduğunu söylüyor. Li, “özgül güç, taşıtlar ve havacılık uygulamaları gibi ağırlığa duyarlı uygulamalarda anahtar tasarım parametresidir” diye belirtiyor.

Araştırmacılar önce doğal ahşabı, NaOH / Na2SO3 çözeltisi içinde kaynattılar. Sonra muamele edilmiş ahşabı büyüme yönüne dik olarak 100 ° C’de sıkıştırırlar.

Bu yavaş hareketli video, eşit kalınlığa sahip üç materyalin mermiye nasıl tepki verdiğini karşılaştırır: üstte doğal ahşap, ortada tek tabaka ahşap altta yoğunlaştırılmış ahşap laminat,

Ağaç, glikoz polisakkarit selüloza kıyasla çoğunlukla beş şekerli polisakarit hemiselülozun ve fenolik polimer lignin miktarlarına sahiptir. Bu bileşenler kimyasal banyoda farklı kararlılıklara sahiptir, bu nedenle hemiselülozun yaklaşık % 75’i, lignin’in de % 50’si ortadan kaldırılır, ancak çoğu selüloz bozulmadan bırakılır. Araştırmacılar, parçacık lignin giderimi ahşabı tamamen sıkıştırmanın anahtarı olduğunu belirtti.

Yakından aralıklı selüloz nanofiberler arasındaki hidrojen bağlama etkileşimleri yoğunlaştırılmış ürünün sağlamlığını arttırır. % 95 nispi nemde hafifçe zayıflar ve hafifçe şişer, ancak yağ bazlı bir kaplama verildiğinde neme karşı bağışıklık kazanır. Balistik testte, 3 mm’lik yoğunlaşmış bir ahşap laminat, aynı kalınlıktaki normal ahşaptan kolaylıkla sıyrılan bir hava tabancası mermisini durdurur.

Maryland Üniversitesi spin-off şirketi Inventwood, araç ve tekne gövdeleri, nakliye konteynırları, zırh ve döşeme gibi olası uygulamaları içeren teknolojiyi ticarileştirecek.

Li ve Hu’nun çalışmalarının sonucu olarak, doğal bir materyalin mekanik özelliklerinin muazzam düzeyde arttırılmasının nispeten basit bir kimyasal-mekanik işlemle ulaşılabilir olduğu anlamına geliyor.

Aalto Üniversitesi’nden Wood material uzmanı Lauri Rautkari, yoğun suya maruz kalmanın yoğunluğuna ve yük taşıma kapasitesine verdiği tepki hakkında daha fazla bilgi edinmek istediğini açıkladı ancak çalışmaların önemli bir ilerleme olacağına inandığını söyledi.

Kaynak : ACS


İlk yorum yapan olun

Yorumunuz: