천연 목재와 금속은 수천 년 동안 인간에게 필수 건축 자재였으며, 우리가 플라스틱이라고 부르는 합성 중합체는 최근 20 세기에 폭발 한 발명품입니다.
금속과 플라스틱은 산업 및 상업용 사용에 적합한 특성을 가지고 있습니다. 금속은 강력하고 단단하며 일반적으로 공기, 물, 열 및 지속적인 스트레스에 일반적으로 탄력적이며 제품을 생산하고 정제하기 위해 더 많은 자원 (더 비싼 비용)이 필요합니다. 플라스틱은 덜 질량을 필요로하고 매우 저렴한 제품을 제공 할 수 있습니다. 구조 재료 : 플라스틱 기기는 좋은 것이 아니며, 아무도 플라스틱 집에 살고 싶어하지 않습니다.
일부 응용 분야에서는 천연 목재가 금속과 플라스틱과 경쟁 할 수 있습니다. 대부분의 가족 주택은 목재 프레임에 지어졌습니다. 문제는 자연 목재가 플라스틱과 금속을 대체하기에는 너무 부드럽고 너무 쉽게 손상되어 대부분의 시간에 발표 된 논문은 이러한 한계를 극복하는 강화 된 목재 재료의 생성을 탐구합니다. 곧?
목재의 섬유 구조는 이론적으로 우수한 강도 특성을 가진 천연 폴리머 인 대략 50% 셀룰로오스로 구성됩니다. 목재 구조의 나머지 절반은 주로 리그닌과 헤미 셀룰로스입니다. 셀룰로스는 길고 힘든 섬유를 형성하는 거친 섬유를 형성하는 힘의 구조를 거의 갖지 않기 때문에 목재에 아무것도 기여하지 않습니다. 섬유와 살아있는 목재를위한 유용한 작업을 수행하지만 인간이 목재를 압축하고 셀룰로오스 섬유를 더 단단히 결합시키는 목적으로 리그닌은 방해가되었습니다.
이 연구에서 천연 목재는 4 단계로 강화 된 목재 (HW)로 만들어졌습니다. 목재는 수산화 나트륨과 황산나트륨으로 끓여 헤미 셀룰로오스와 리그닌의 일부를 제거하기 위해 목재가 끓여 있습니다.이 화학적 처리 후, 목재는 실온에서 몇 시간 동안 프레스를 압박함으로써 목재를 강화하여 화학적 또는 기공을 강화함으로써 목재가 더 밀도가 높습니다. 섬유 .next, 목재는 밀도를 완료하기 위해 몇 시간 동안 105 ° C (221 ° F)에서 압력 을가합니다.
구조적 재료의 기계적 특성 중 하나는 압입 경도입니다. 힘에 의해 압박 될 때 변형에 저항 할 수있는 능력의 측정치입니다. Diamond는 강철보다 단단하고 금보다 단단하고 목재보다 단단하며 거품을 포장하는 것보다 단단합니다. 특정 힘을 가진 표면. 볼에 의해 생성 된 원형 들여 쓰기의 직경을 측정합니다. Brinell 경도 값은 수학 공식을 사용하여 계산됩니다. 대략적으로 말하면, 볼이 구멍을 뚫는 구멍이 클수록 재료가 더 부드러워졌습니다.이 테스트에서 HW는 천연 나무보다 23 배 더 단단합니다.
치료되지 않은 천연 목재는 물을 흡수하고 이는 목재를 넓히고 결국 구조적 특성을 파괴 할 수 있습니다. 저자들은 HW의 방수 저항을 증가시키기 위해 2 일간의 미네랄 담체를 사용하여 더 소수성 (“물을 두려워”)을 사용하여 물 한 방울을 표면에 배치하는 것과 관련이 있습니다. 반면에, 표면은 물방울을 평평하게 퍼뜨린다 (그리고 그 후 물을 더 쉽게 흡수한다). 따라서 미네랄 담는 미네랄 담그는 것은 HW의 소수성을 크게 증가시킬뿐만 아니라 목재가 수분을 흡수하는 것을 방지한다.
일부 엔지니어링 테스트에서 HW 나이프는 금속 나이프보다 약간 더 잘 수행되었습니다. 저자는 HW 나이프가 상업적으로 이용 가능한 나이프보다 약 3 배나 선명하다고 주장하지만, 연구자들은 테이블 나이프를 비교하고 있거나 버터 나이프라고 부르는 것은 특히 똑같은 성인을 보여줄 수는 없지만 아마도 똑같은 똑같은 양을 보여줄 수 있습니다. 금속 포크와 스테이크 나이프는 훨씬 더 잘 작동합니다.
손톱은 어떨까요? 단일 HW 손톱은 철 네일과 비교하여 상대적으로 쉽게 쉽게 널빤지를 붙일 수는 있지만, 널빤지를 함께 잡을 수는 있지만, 철분이 찢어지는 힘에 저항 할 수는 있지만, 철분이 거의 실패하기 전에는 두 번의 손톱이 실패하기 전에 두 가지가 실패했습니다.
HW 손톱이 다른 방식으로 더 좋을까요? 나무 페그는 더 가볍지 만 구조물의 무게는 주로 함께 붙잡는 페그의 덩어리에 의해 구동되지 않습니다. 그러나 우드 렌 페그는 녹슬지 않을 것입니다.
저자가 천연 목재보다 목재를 강하게 만들기위한 프로세스를 개발했다는 데는 의심의 여지가 없지만, 특정 작업에 대한 하드웨어의 유용성은 추가 연구가 필요합니다. 플라스틱만큼 저렴하고 자원이 없을까요? 더 강력하고 매력적이며 무한히 재사용 가능한 금속 물체와 경쟁 할 수 있습니까? 그들의 연구는 엔지니어링 (그리고 궁극적으로 시장)에 응답 할 것입니다.
시간 후 : 4 월 13-2022
