Natuerlik hout en metaal binne essensjele boumaterialen foar minsken foar tûzenen jierren. De syntetyske polymers dy't wy plestik neame binne in resinte útfining dy't yn 'e 20e ieu eksplodearre.
Sawol metalen as keunststoffen hawwe eigenskippen dy't goed geskikt binne foar yndustrieel en kommersjeel gebrûk. Metalen binne sterk, stiif, en oer it algemien bestendig tsjin lucht, wetter, waarmte en konstante stress. produsearje en ferfine harren produkten.Plastic jout guon fan 'e funksjes fan metaal wylst easkjen minder massa en is hiel goedkeap te produsearjen.Har eigenskippen kinne wurde oanpast foar hast elk gebrûk. Goedkeap kommersjele keunststoffen meitsje lykwols ferskriklike strukturele materialen: plastic apparaten binne gjin in goed ding, en nimmen wol yn in plestik hûs wenje. Boppedat wurde se faak ferfine út fossile brânstoffen.
Yn guon tapassingen kin natuerlik hout konkurrearje mei metalen en plestik. De measte húshâldings binne boud op houten framing. It probleem is dat natuerlik hout te sêft is en te maklik troch wetter beskeadige is om plestik en metaal meastentiids te ferfangen. In resint papier publisearre yn it tydskrift Matter ûndersiket de skepping fan in ferhurde houtmateriaal dat dizze beheiningen oerwint. Dit ûndersyk kulminearre yn it meitsjen fan houten messen en spikers. Hoe goed is it houten mes en sille jo it gau brûke?
De fibrous struktuer fan hout bestiet út likernôch 50% cellulose, in natuerlike polymeer mei teoretysk goede sterkte eigenskippen. sterkte, hemicellulose hat in bytsje gearhingjende struktuer en draacht sadwaande neat by oan de sterkte fan it hout. Lignine folt de leechten tusken cellulose fezels en fiert nuttige taken foar libbene hout. in hinder.
Yn dizze stúdzje waard natuerlik hout makke yn ferhurde hout (HW) yn fjouwer stappen. Earst wurdt it hout kocht yn natriumhydroxide en natriumsulfaat om wat fan 'e hemicellulose en lignine te ferwiderjen. Nei dizze gemyske behanneling wurdt it hout tichter troch te drukken it yn in parse foar ferskate oeren by keamertemperatuer. Dit ferminderet de natuerlike gatten of poaren yn it hout en fersterket de gemyske bining tusken neistlizzende cellulose fibers. Folgjende, it hout wurdt druk op 105 ° C (221 ° F) foar in pear mear oeren om fertinking te foltôgjen, en dan droech. As lêste wurdt it hout 48 oeren yn minerale oalje ûnderdompele om it klear produkt wetterdicht te meitsjen.
Ien meganyske eigenskip fan in struktureel materiaal is ynspringende hurdens, dat is in mjitting fan har fermogen om deformaasje te wjerstean as se troch krêft wurde squeezed.Diamond is hurder as stiel, hurder as goud, hurder as hout, en hurder as ynpakskom. Under de protte engineering tests brûkt om te bepalen hurdens, lykas de Mohs hurdens brûkt yn gemology, de Brinell test is ien fan harren.It konsept is ienfâldich: in hurde metalen kogellager wurdt yndrukt yn it test oerflak mei in bepaalde krêft. Meet de diameter fan de sirkelfoarmige ynspringing makke troch de bal. De Brinell hurdens wearde wurdt berekkene mei help fan in wiskundige formule; rûchwei, hoe grutter it gat dat de bal slacht, hoe sêfter it materiaal. Yn dizze test is HW 23 kear hurder as natuerlik hout.
De measte ûnbehannele natuerlik hout sil wetter opnimme. Dit kin it hout útwreidzje en úteinlik syn strukturele eigenskippen ferneatigje. De auteurs brûkten in twa-dagen mineraalsoak om de wetterresistinsje fan 'e HW te fergrutsjen, wêrtroch't it hydrofoober wurdt ("bang foar wetter"). De hydrofobisiteitstest giet it om it pleatsen fan in drip wetter op in oerflak. Hoe hydrofoober it oerflak, hoe bolfoarmiger de wetterdruppels wurde. nimt makliker wetter op).Dêrtroch fergruttet mineraalweken net allinnich de hydrofobisiteit fan it HW flink, mar foarkomt ek dat it hout focht opnimt.
Yn guon yngenieurtesten prestearren HW-messen wat better as metalen messen. of wat wy bûtermessen kinne neame. Dizze binne net bedoeld om spesjaal skerp te wêzen. De auteurs litte in fideo sjen fan har mes dy't in steak snijt, mar in ridlik sterke folwoeksene koe wierskynlik deselde steak snije mei de doffe kant fan in metalen foarke, en in steak mes soe wurkje folle better.
Hoe sit it mei de spikers? In inkele HW spiker kin blykber maklik wurde hammere yn in steapel fan trije planken, hoewol't net sa detaillearre as it is relatyf gemak yn ferliking mei izeren spikers. Houten pinnen kinne dan hâlde de planken byinoar, wjerstean de krêft dy't soe skuorre se útinoar, mei sawat deselde taaiens as izeren pinnen. Yn har tests, lykwols, de planken yn beide gefallen mislearre foardat beide spikers mislearre, sadat de sterkere spikers waarden net bleatsteld.
Binne HW spikers op oare manieren better? Houten pinnen binne lichter, mar it gewicht fan de struktuer wurdt net primêr oandreaun troch de massa fan de pinnen dy't it byinoar hâlde. Houten pinnen sille net roast. biodecompose.
D'r is gjin twifel dat de auteur in proses ûntwikkele hat om hout sterker te meitsjen as natuerlik hout. It nut fan hardware foar in bepaalde baan fereasket lykwols fierdere stúdzje. Kin it sa goedkeap en minder boarnen wêze as plestik? Kin it konkurrearje mei sterker , oantrekliker, ûneinich werbrûkbere metalen objekten?Harren ûndersyk ropt nijsgjirrige fragen op. Trochrinnende engineering (en úteinlik de merk) sil har beantwurdzje.
Post tiid: Apr-13-2022
