Байгалийн мод, металл нь олон мянган жилийн турш хүний хувьд зайлшгүй шаардлагатай барилгын материал байсаар ирсэн. Бидний хуванцар гэж нэрлэдэг синтетик полимерууд нь 20-р зуунд дэлбэрсэн шинэ бүтээл юм.
Металл болон хуванцар хоёулаа үйлдвэрлэлийн болон арилжааны зориулалтаар ашиглахад тохиромжтой шинж чанартай байдаг. Металл нь бат бөх, хатуу бөгөөд ерөнхийдөө агаар, ус, дулаан, байнгын стресст тэсвэртэй байдаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь илүү их нөөц шаарддаг (энэ нь илүү үнэтэй гэсэн үг) юм. бүтээгдэхүүнээ үйлдвэрлэж, боловсронгуй болгодог. Хуванцар нь металын зарим функцийг хангадаг бөгөөд бага масс шаарддаг бөгөөд үйлдвэрлэхэд маш хямд байдаг. Тэдний шинж чанарыг бараг ямар ч хэрэглээнд тохируулж болно. Гэсэн хэдий ч хямдхан арилжааны хуванцар нь аймшигтай бүтцийн материал болгодог: хуванцар хэрэгсэл нь сайн зүйл, хэн ч хуванцар байшинд амьдрахыг хүсдэггүй. Нэмж хэлэхэд тэдгээрийг ихэвчлэн чулуужсан түлшээр боловсруулсан байдаг.
Зарим хэрэглээнд байгалийн мод нь металл болон хуванцартай өрсөлдөж чаддаг. Ихэнх гэр бүлийн байшингууд модон хүрээ дээр баригдсан байдаг. Асуудал нь байгалийн мод нь хэт зөөлөн бөгөөд усанд амархан гэмтдэг тул хуванцар болон металлыг орлож чадахгүй. Саяхан гарсан цаас "Matter" сэтгүүлд нийтлэгдсэн нь эдгээр хязгаарлалтыг даван туулж, хатуурсан модон материалыг хэрхэн бүтээх талаар судалжээ. Энэхүү судалгаа нь модон хутга, хадаас бүтээхэд хүрчээ. Модон хутга хэр сайн бэ, та үүнийг удахгүй ашиглах уу?
Модны фиброз бүтэц нь ойролцоогоор 50% целлюлозоос бүрддэг бөгөөд онолын хувьд сайн бат бөх шинж чанартай байгалийн полимер юм. Модон бүтцийн үлдсэн тал нь голчлон лигнин ба гемицеллюлоз юм. Целлюлоз нь модыг байгалийн гол тулгуур болгож өгдөг урт, бат бөх утас үүсгэдэг. хүч чадал, гемицеллюлоз нь бага зэрэг уялдаатай бүтэцтэй тул модны бат бөх байдалд юу ч нөлөөлдөггүй. Лигнин нь целлюлозын утаснуудын хоорондох хоосон зайг дүүргэж, амьд модонд хэрэгтэй үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэвч хүмүүс модыг нягтруулж, целлюлозын утаснуудыг хооронд нь илүү нягт холбох зорилгоор лигнин болжээ. саад тотгор.
Энэхүү судалгаанд байгалийн модыг дөрвөн үе шаттайгаар хатууруулсан мод (HW) болгосон. Нэгдүгээрт, модыг натрийн гидроксид, натрийн сульфатад буцалгаж гемицеллюлоз болон лигнинийг хэсэгчлэн зайлуулна. Энэхүү химийн боловсруулалтын дараа модыг дарснаар мод илүү нягт болдог. Үүнийг өрөөний температурт хэдэн цагийн турш хэвэнд хийнэ. Энэ нь модны байгалийн цоорхой эсвэл нүх сүвийг багасгаж, зэргэлдээх целлюлозын утаснуудын хоорондох химийн холбоог сайжруулна. Дараа нь модыг 105 ° C (221 ° F) температурт хэд хэдэн удаа дарна. нягтралыг дуусгахын тулд цаг зарцуулж, дараа нь хатаана.Эцэст нь модыг эрдэс тосонд 48 цагийн турш дүрж, эцсийн бүтээгдэхүүнийг ус нэвтэрдэггүй болгоно.
Бүтцийн материалын нэг механик шинж чанар нь доголын хатуулаг бөгөөд энэ нь хүчээр шахагдах үед хэв гажилтыг эсэргүүцэх чадварын хэмжүүр юм. Очир нь гангаас илүү хатуу, алтнаас илүү, модноос илүү хатуу, савлах хөөсөөс илүү хатуу байдаг. Олон инженерийн дунд. Эрдэнийн судлалд ашигладаг Мохын хатуулаг гэх мэт хатуулгийг тодорхойлоход ашигладаг туршилтууд, Бринеллийн тест нь тэдгээрийн нэг юм. Түүний үзэл баримтлал нь энгийн: хатуу металл бөмбөрцөг холхивчийг туршилтын гадаргуу дээр тодорхой хүчээр дардаг. Дугуйны диаметрийг хэмжинэ. бөмбөлөг үүсгэсэн догол. Бринеллийн хатуулгийн утгыг математикийн томъёогоор тооцоолно;Товчоор хэлбэл, бөмбөг цохих нүх том байх тусам материал нь илүү зөөлөн болно. Энэ туршилтанд HW нь байгалийн модноос 23 дахин хатуу байна.
Ихэнх цэвэршүүлээгүй байгалийн мод ус шингээх болно. Энэ нь модыг өргөжүүлж, улмаар бүтцийн шинж чанарыг нь сүйтгэдэг. Зохиогчид HW-ийн усны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд хоёр өдрийн эрдэс шингээгчийг ашигласан бөгөөд үүнийг илүү гидрофобик (уснаас айдаг) болгосон. Усны дусал дуслыг гадаргуу дээр байрлуулахыг хэлнэ. Гидрофобик шинж чанар сайтай байх тусам усны дуслууд бөмбөрцөг хэлбэртэй болдог. Нөгөө талаар гидрофиль (усанд дуртай) гадаргуу нь дусал дуслыг хавтгай (дараа нь) тараана. усыг илүү амархан шингээдэг).Тиймээс эрдэс шингээх нь зөвхөн HW-ийн гидрофобик чанарыг ихэсгэхээс гадна модыг чийг шингээхээс сэргийлдэг.
Зарим инженерийн туршилтуудад HW хутга нь металл хутганаас арай илүү гүйцэтгэлтэй байсан. Зохиогчид HW хутга нь худалдаанд байгаа хутганаас гурав дахин хурц байна гэж мэдэгджээ. Гэсэн хэдий ч энэ сонирхолтой үр дүнд анхааруулга байна. Судлаачид ширээний хутгыг харьцуулж байна. эсвэл бидний нэрлэж болох цөцгийн тосны хутга. Эдгээр нь тийм ч хурц байх ёсгүй. Зохиогчид өөрсдийн хутга стейк хэрчиж буй бичлэгийг үзүүлдэг боловч боломжийн хүчирхэг насанд хүрсэн хүн металл сэрээний уйтгартай талтай ижил стейкийг зүсэж болох юм. стейк хутга нь илүү сайн ажиллах болно.
Хумсыг яах вэ? Төмөр хадаастай харьцуулахад тийм ч нарийн ширийн зүйл биш ч гэсэн ганцхан HW хадаасыг гурван банзны овоонд амархан цохих боломжтой. Модон хадаас нь банзнуудыг хооронд нь барьж, урагдах хүчийг эсэргүүцэх чадвартай. Тэдгээрийг бие биенээсээ салгаж, төмөр шонтой ижил хатуулагтай байв.Гэхдээ туршилтын явцад аль аль нь хадаас бүтэлгүйтэхээс өмнө самбарууд бүтэлгүйтсэн тул илүү бат бөх хадаас ил гарсангүй.
HW хадаас бусад талаараа илүү сайн байдаг уу?Модон хадаас нь хөнгөн, гэхдээ бүтцийн жин нь үндсэндээ түүнийг холбосон шонгийн массаас хамаардаггүй.Модон хадаас зэвэрдэггүй.Гэхдээ ус нэвтэрдэггүй эсвэл био задрал.
Зохиогч нь модыг байгалийн модноос илүү бат бөх болгох үйл явцыг боловсруулсан гэдэгт эргэлзэхгүй байна. Гэсэн хэдий ч аливаа ажилд зориулсан техник хэрэгслийг ашиглах нь нэмэлт судалгаа шаарддаг. Энэ нь хуванцар шиг хямд, нөөц багатай байж чадах уу? Илүү бат бөхтэй өрсөлдөж чадах уу? , илүү дур булаам, хязгааргүй дахин ашиглах боломжтой металл эд зүйлс үү?Тэдний судалгаа сонирхолтой асуултуудыг төрүүлдэг. Үргэлжлүүлсэн инженерчлэл (мөн эцэст нь зах зээл) тэдэнд хариулах болно.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 4-р сарын 13
