கடின மரக் கத்திகள் மேசைக் கத்திகளை விட மூன்று மடங்கு கூர்மையானவை.

இயற்கை மரமும் உலோகமும் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக மனிதர்களுக்கு அவசியமான கட்டுமானப் பொருட்களாக இருந்து வருகின்றன. பிளாஸ்டிக் என்று நாம் அழைக்கும் செயற்கை பாலிமர்கள் 20 ஆம் நூற்றாண்டில் வெடித்த ஒரு சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பு ஆகும்.
உலோகங்கள் மற்றும் பிளாஸ்டிக் இரண்டும் தொழில்துறை மற்றும் வணிக பயன்பாட்டிற்கு மிகவும் பொருத்தமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. உலோகங்கள் வலுவானவை, கடினமானவை மற்றும் பொதுவாக காற்று, நீர், வெப்பம் மற்றும் நிலையான அழுத்தத்தை எதிர்க்கும் தன்மை கொண்டவை. இருப்பினும், அவற்றின் தயாரிப்புகளை உற்பத்தி செய்து சுத்திகரிக்க அதிக வளங்கள் (அதாவது அதிக விலை) தேவைப்படுகின்றன. பிளாஸ்டிக் உலோகத்தின் சில செயல்பாடுகளை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த நிறை தேவைப்படுகிறது மற்றும் உற்பத்தி செய்ய மிகவும் மலிவானது. அவற்றின் பண்புகளை கிட்டத்தட்ட எந்த பயன்பாட்டிற்கும் தனிப்பயனாக்கலாம். இருப்பினும், மலிவான வணிக பிளாஸ்டிக்குகள் பயங்கரமான கட்டமைப்பு பொருட்களை உருவாக்குகின்றன: பிளாஸ்டிக் உபகரணங்கள் ஒரு நல்ல விஷயம் அல்ல, யாரும் பிளாஸ்டிக் வீட்டில் வாழ விரும்புவதில்லை. கூடுதலாக, அவை பெரும்பாலும் புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன.
சில பயன்பாடுகளில், இயற்கை மரம் உலோகங்கள் மற்றும் பிளாஸ்டிக்குகளுடன் போட்டியிடலாம். பெரும்பாலான குடும்ப வீடுகள் மர சட்டகத்தில் கட்டப்பட்டுள்ளன. பிரச்சனை என்னவென்றால், இயற்கை மரம் மிகவும் மென்மையானது மற்றும் தண்ணீரால் எளிதில் சேதமடைவதால் பெரும்பாலான நேரங்களில் பிளாஸ்டிக் மற்றும் உலோகத்தை மாற்ற முடியாது. மேட்டர் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு சமீபத்திய ஆய்வறிக்கை இந்த வரம்புகளை மீறும் ஒரு கடினமான மரப் பொருளை உருவாக்குவது பற்றி ஆராய்கிறது. இந்த ஆராய்ச்சி மர கத்திகள் மற்றும் நகங்களை உருவாக்குவதில் உச்சத்தை அடைந்தது. மர கத்தி எவ்வளவு நல்லது, நீங்கள் அதை விரைவில் பயன்படுத்துவீர்களா?
மரத்தின் இழை அமைப்பு தோராயமாக 50% செல்லுலோஸைக் கொண்டுள்ளது, இது கோட்பாட்டளவில் நல்ல வலிமை பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு இயற்கை பாலிமர் ஆகும். மர அமைப்பின் மீதமுள்ள பாதி முக்கியமாக லிக்னின் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸ் ஆகும். செல்லுலோஸ் நீண்ட, கடினமான இழைகளை உருவாக்குகிறது, அவை மரத்திற்கு அதன் இயற்கையான வலிமையின் முதுகெலும்பை வழங்குகின்றன, ஹெமிசெல்லுலோஸ் சிறிய ஒத்திசைவான அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, இதனால் மரத்தின் வலிமைக்கு எந்த பங்களிப்பையும் அளிக்காது. செல்லுலோஸ் இழைகளுக்கு இடையிலான வெற்றிடங்களை லிக்னின் நிரப்புகிறது மற்றும் உயிருள்ள மரத்திற்கு பயனுள்ள பணிகளைச் செய்கிறது. ஆனால் மரத்தை சுருக்கி அதன் செல்லுலோஸ் இழைகளை மிகவும் இறுக்கமாக பிணைக்கும் மனிதர்களின் நோக்கத்திற்காக, லிக்னின் ஒரு தடையாக மாறியது.
இந்த ஆய்வில், இயற்கை மரம் நான்கு படிகளில் கடின மரமாக (HW) உருவாக்கப்பட்டது. முதலில், மரத்தை சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் சோடியம் சல்பேட்டில் வேகவைத்து, ஹெமிசெல்லுலோஸ் மற்றும் லிக்னின் சிலவற்றை நீக்குகிறது. இந்த வேதியியல் சிகிச்சையின் பின்னர், அறை வெப்பநிலையில் பல மணி நேரம் அழுத்தத்தில் அழுத்துவதன் மூலம் மரம் அடர்த்தியாகிறது. இது மரத்தில் உள்ள இயற்கை இடைவெளிகள் அல்லது துளைகளைக் குறைத்து, அருகிலுள்ள செல்லுலோஸ் இழைகளுக்கு இடையிலான வேதியியல் பிணைப்பை அதிகரிக்கிறது. அடுத்து, அடர்த்தியை முடிக்க மரம் 105° C (221° F) வெப்பநிலையில் இன்னும் சில மணி நேரம் அழுத்தப்பட்டு, பின்னர் உலர்த்தப்படுகிறது. இறுதியாக, முடிக்கப்பட்ட தயாரிப்பை நீர்ப்புகா செய்ய மரம் 48 மணி நேரம் கனிம எண்ணெயில் மூழ்கடிக்கப்படுகிறது.
ஒரு கட்டமைப்புப் பொருளின் ஒரு இயந்திரப் பண்பு உள்தள்ளல் கடினத்தன்மை ஆகும், இது சக்தியால் அழுத்தப்படும்போது சிதைவை எதிர்க்கும் அதன் திறனின் அளவீடு ஆகும். வைரம் எஃகை விட கடினமானது, தங்கத்தை விட கடினமானது, மரத்தை விட கடினமானது மற்றும் நுரை பொதி செய்வதை விட கடினமானது. ரத்தினவியலில் பயன்படுத்தப்படும் மோஸ் கடினத்தன்மை போன்ற கடினத்தன்மையை தீர்மானிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பல பொறியியல் சோதனைகளில், பிரைனெல் சோதனை அவற்றில் ஒன்றாகும். அதன் கருத்து எளிமையானது: ஒரு கடினமான உலோக பந்து தாங்கி ஒரு குறிப்பிட்ட விசையுடன் சோதனை மேற்பரப்பில் அழுத்தப்படுகிறது.பந்து உருவாக்கிய வட்ட உள்தள்ளலின் விட்டத்தை அளவிடவும். பிரைனெல் கடினத்தன்மை மதிப்பு ஒரு கணித சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது; தோராயமாகச் சொன்னால், பந்து பெரிய துளையைத் தாக்கும், பொருள் மென்மையானது.இந்த சோதனையில், HW இயற்கை மரத்தை விட 23 மடங்கு கடினமானது.
சிகிச்சையளிக்கப்படாத பெரும்பாலான இயற்கை மரங்கள் தண்ணீரை உறிஞ்சிவிடும். இது மரத்தை விரிவுபடுத்தி இறுதியில் அதன் கட்டமைப்பு பண்புகளை அழிக்கக்கூடும். ஆசிரியர்கள் HW இன் நீர் எதிர்ப்பை அதிகரிக்க இரண்டு நாள் கனிம ஊறவைப்பைப் பயன்படுத்தினர், இது அதை மேலும் ஹைட்ரோபோபிக் ("தண்ணீருக்கு பயம்") ஆக்கியது. ஹைட்ரோபோபசிட்டி சோதனையானது ஒரு மேற்பரப்பில் ஒரு துளி தண்ணீரை வைப்பதை உள்ளடக்கியது. மேற்பரப்பு எவ்வளவு ஹைட்ரோபோபிக், நீர் துளிகள் கோளமாக மாறும். மறுபுறம், ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் ("தண்ணீரை விரும்பும்") மேற்பரப்பு, நீர்த்துளிகளை தட்டையாக பரப்புகிறது (பின்னர் தண்ணீரை எளிதாக உறிஞ்சுகிறது). எனவே, கனிம ஊறவைத்தல் HW இன் ஹைட்ரோபோபசிட்டியை கணிசமாக அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், மரம் ஈரப்பதத்தை உறிஞ்சுவதைத் தடுக்கிறது.
சில பொறியியல் சோதனைகளில், HW கத்திகள் உலோக கத்திகளை விட சற்று சிறப்பாக செயல்பட்டன. HW கத்தி வணிக ரீதியாக கிடைக்கும் கத்தியை விட மூன்று மடங்கு கூர்மையானது என்று ஆசிரியர்கள் கூறுகின்றனர். இருப்பினும், இந்த சுவாரஸ்யமான முடிவுக்கு ஒரு எச்சரிக்கை உள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேஜை கத்திகளை அல்லது வெண்ணெய் கத்திகள் என்று நாம் அழைக்கக்கூடியவற்றை ஒப்பிடுகின்றனர். இவை குறிப்பாக கூர்மையாக இருக்க வேண்டும் என்று அர்த்தமல்ல. ஆசிரியர்கள் தங்கள் கத்தி ஒரு மாமிசத்தை வெட்டுவதைப் பற்றிய வீடியோவைக் காட்டுகிறார்கள், ஆனால் ஒரு நியாயமான வலிமையான வயது வந்தவர் அதே மாமிசத்தை ஒரு உலோக முட்கரண்டியின் மந்தமான பக்கத்துடன் வெட்டலாம், மேலும் ஒரு மாமிச கத்தி மிகவும் சிறப்பாக செயல்படும்.
ஆணிகளைப் பற்றி என்ன? ஒரு ஒற்றை HW ஆணியை மூன்று பலகைகள் கொண்ட அடுக்கில் எளிதாக அடிக்க முடியும், இருப்பினும் இரும்பு ஆணிகளுடன் ஒப்பிடும்போது அது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது போல விரிவாக இல்லை. மர ஆணிகள் பின்னர் பலகைகளை ஒன்றாகப் பிடித்து, அவற்றைப் பிரிக்கும் விசையை எதிர்க்கும், இரும்பு ஆணிகளைப் போலவே அதே கடினத்தன்மையுடன் இருக்கும். இருப்பினும், அவர்களின் சோதனைகளில், இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் பலகைகள் தோல்வியடைவதற்கு முன்பு தோல்வியடைந்தன, எனவே வலுவான நகங்கள் வெளிப்படவில்லை.
மற்ற வழிகளில் HW நகங்கள் சிறந்ததா? மர ஆப்புகள் இலகுவானவை, ஆனால் கட்டமைப்பின் எடை முதன்மையாக அதை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் ஆப்புகளின் நிறை மூலம் இயக்கப்படுவதில்லை. மர ஆப்புகள் துருப்பிடிக்காது. இருப்பினும், அது தண்ணீருக்கு ஊடுருவாது அல்லது மக்காது.
இயற்கை மரத்தை விட மரத்தை வலிமையாக்கும் செயல்முறையை ஆசிரியர் உருவாக்கியுள்ளார் என்பதில் எந்த சந்தேகமும் இல்லை. இருப்பினும், எந்தவொரு குறிப்பிட்ட வேலைக்கும் வன்பொருளின் பயன்பாடு குறித்து மேலும் ஆய்வு தேவை. இது பிளாஸ்டிக்கைப் போல மலிவானதாகவும் வளங்கள் இல்லாததாகவும் இருக்க முடியுமா? வலுவான, கவர்ச்சிகரமான, முடிவில்லாமல் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய உலோகப் பொருட்களுடன் போட்டியிட முடியுமா? அவர்களின் ஆராய்ச்சி சுவாரஸ்யமான கேள்விகளை எழுப்புகிறது. நடந்துகொண்டிருக்கும் பொறியியல் (மற்றும் இறுதியில் சந்தை) அவற்றிற்கு பதிலளிக்கும்.