கடினப்படுத்தப்பட்ட மர கத்திகள் மேஜை கத்திகளை விட மூன்று மடங்கு கூர்மையானவை

இயற்கை மரமும் உலோகமும் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக மனிதர்களுக்கு அத்தியாவசியமான கட்டுமானப் பொருட்களாக உள்ளன. பிளாஸ்டிக் என்று நாம் அழைக்கும் செயற்கை பாலிமர்கள் 20 ஆம் நூற்றாண்டில் வெடித்த சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பு ஆகும்.
உலோகங்கள் மற்றும் பிளாஸ்டிக் இரண்டும் தொழில்துறை மற்றும் வணிக பயன்பாட்டிற்கு மிகவும் பொருத்தமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. உலோகங்கள் வலிமையானவை, திடமானவை மற்றும் பொதுவாக காற்று, நீர், வெப்பம் மற்றும் நிலையான அழுத்தத்தை எதிர்க்கும் தன்மை கொண்டவை. இருப்பினும், அவற்றிற்கு அதிக வளங்கள் தேவை (அதாவது அதிக விலை) அவற்றின் தயாரிப்புகளை உற்பத்தி செய்து செம்மைப்படுத்துகிறது. பிளாஸ்டிக் உலோகத்தின் சில செயல்பாடுகளை வழங்குகிறது. அதே சமயம் குறைந்த நிறை தேவைப்படும் மற்றும் உற்பத்தி செய்வதற்கு மிகவும் மலிவானது. அவற்றின் பண்புகள் கிட்டத்தட்ட எந்த பயன்பாட்டிற்கும் தனிப்பயனாக்கப்படலாம். இருப்பினும், மலிவான வணிக பிளாஸ்டிக்குகள் பயங்கரமான கட்டமைப்பு பொருட்களை உருவாக்குகின்றன: பிளாஸ்டிக் உபகரணங்கள் அல்ல நல்லது, யாரும் பிளாஸ்டிக் வீட்டில் வாழ விரும்புவதில்லை. கூடுதலாக, அவை பெரும்பாலும் புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன.
சில பயன்பாடுகளில், இயற்கை மரம் உலோகங்கள் மற்றும் பிளாஸ்டிக்குகளுடன் போட்டியிடலாம். பெரும்பாலான குடும்ப வீடுகள் மரச்சட்டத்தில் கட்டப்பட்டவை. பிரச்சனை என்னவென்றால், இயற்கை மரம் மிகவும் மென்மையாகவும், பிளாஸ்டிக் மற்றும் உலோகத்தை மாற்றும் அளவுக்கு தண்ணீரால் எளிதில் சேதமடைவதாகவும் உள்ளது. சமீபத்திய தாள் மேட்டர் இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த வரம்புகளை கடக்கும் ஒரு கடினமான மரப் பொருளை உருவாக்குவது பற்றி ஆராய்கிறது. இந்த ஆராய்ச்சி மர கத்திகள் மற்றும் நகங்களை உருவாக்குவதில் உச்சக்கட்டத்தை அடைந்தது. மரக் கத்தி எவ்வளவு நல்லது, அதை எந்த நேரத்திலும் பயன்படுத்துவீர்களா?
மரத்தின் இழை அமைப்பு தோராயமாக 50% செல்லுலோஸைக் கொண்டுள்ளது, இது கோட்பாட்டளவில் நல்ல வலிமை பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு இயற்கை பாலிமர் ஆகும். மீதமுள்ள பாதி மர அமைப்பு முக்கியமாக லிக்னின் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸ் ஆகும். செல்லுலோஸ் நீண்ட, கடினமான இழைகளை உருவாக்குகிறது, இது அதன் இயற்கையான முதுகெலும்புடன் மரத்தை வழங்குகிறது. வலிமை, ஹெமிசெல்லுலோஸ் சிறிய ஒத்திசைவான அமைப்பைக் கொண்டிருக்கவில்லை, இதனால் மரத்தின் வலிமைக்கு எதுவும் பங்களிக்காது. லிக்னின் செல்லுலோஸ் இழைகளுக்கு இடையே உள்ள வெற்றிடங்களை நிரப்புகிறது மற்றும் உயிருள்ள மரத்திற்கு பயனுள்ள பணிகளை செய்கிறது. ஆனால் மனிதர்களின் நோக்கத்திற்காக மரத்தை சுருக்கி அதன் செல்லுலோஸ் இழைகளை மிகவும் இறுக்கமாக பிணைக்க, லிக்னின் ஆனது. ஒரு தடை.
இந்த ஆய்வில், இயற்கை மரம் நான்கு படிகளில் கடினமான மரமாக (HW) செய்யப்பட்டது.முதலில், சில ஹெமிசெல்லுலோஸ் மற்றும் லிக்னினை அகற்ற சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் சோடியம் சல்பேட் ஆகியவற்றில் மரத்தை வேகவைக்கப்படுகிறது. இந்த இரசாயன சிகிச்சைக்குப் பிறகு, மரம் அழுத்துவதன் மூலம் அடர்த்தியாகிறது. அறை வெப்பநிலையில் பல மணிநேரம் அழுத்தி வைக்கவும். இது மரத்தில் உள்ள இயற்கையான இடைவெளிகளை அல்லது துளைகளை குறைக்கிறது மற்றும் அருகிலுள்ள செல்லுலோஸ் இழைகளுக்கு இடையேயான இரசாயன பிணைப்பை மேம்படுத்துகிறது. அடுத்து, மரம் 105 ° C (221 ° F) இல் இன்னும் சிலவற்றில் அழுத்தம் கொடுக்கப்படுகிறது. அடர்த்தியை முடிக்க மணிநேரம், பின்னர் உலர்த்தப்படுகிறது. இறுதியாக, முடிக்கப்பட்ட தயாரிப்பு நீர்ப்புகா செய்ய 48 மணி நேரம் கனிம எண்ணெயில் மரம் மூழ்கியது.
ஒரு கட்டமைப்புப் பொருளின் ஒரு இயந்திரப் பண்பு உள்தள்ளல் கடினத்தன்மை ஆகும், இது விசையால் அழுத்தும் போது சிதைவை எதிர்க்கும் திறனின் அளவீடு ஆகும். வைரமானது எஃகு விட கடினமானது, தங்கத்தை விட கடினமானது, மரத்தை விட கடினமானது மற்றும் நுரை பொதி செய்வதை விட கடினமானது. ரத்தினவியலில் பயன்படுத்தப்படும் மோஸ் கடினத்தன்மை போன்ற கடினத்தன்மையைக் கண்டறியப் பயன்படுத்தப்படும் சோதனைகள், பிரைனெல் சோதனை அவற்றில் ஒன்று. இதன் கருத்து எளிது: கடினமான உலோகப் பந்து தாங்கி சோதனை மேற்பரப்பில் ஒரு குறிப்பிட்ட சக்தியுடன் அழுத்தப்படுகிறது. வட்டத்தின் விட்டத்தை அளவிடவும். பந்தினால் உருவாக்கப்பட்ட உள்தள்ளல். பிரைனல் கடினத்தன்மை மதிப்பு ஒரு கணித சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது;தோராயமாகச் சொன்னால், பந்து தாக்கும் பெரிய துளை, மென்மையான பொருள். இந்த சோதனையில், HW இயற்கை மரத்தை விட 23 மடங்கு கடினமானது.
பெரும்பாலான சுத்திகரிக்கப்படாத இயற்கை மரம் தண்ணீரை உறிஞ்சிவிடும். இது மரத்தை விரிவுபடுத்தி, அதன் கட்டமைப்பு பண்புகளை அழித்துவிடும். HW இன் நீர் எதிர்ப்பை அதிகரிக்க ஆசிரியர்கள் இரண்டு நாள் கனிம ஊறவைத்தனர். ஹைட்ரோபோபசிட்டி சோதனையானது ஒரு மேற்பரப்பில் ஒரு துளி தண்ணீரை வைப்பதை உள்ளடக்கியது. மேற்பரப்பு அதிக ஹைட்ரோபோபிக், நீர்த்துளிகள் மிகவும் கோளமாக மாறும். ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் ("நீர்-அன்பான") மேற்பரப்பு, மறுபுறம், நீர்த்துளிகளை தட்டையாக (பின்னர்) பரப்புகிறது. தண்ணீரை எளிதாக உறிஞ்சுகிறது.எனவே, கனிம ஊறவைத்தல் HW இன் ஹைட்ரோபோபிசிட்டியை கணிசமாக அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், மரத்தை ஈரப்பதத்தை உறிஞ்சுவதையும் தடுக்கிறது.
சில பொறியியல் சோதனைகளில், உலோகக் கத்திகளைக் காட்டிலும் HW கத்திகள் சற்று சிறப்பாகச் செயல்பட்டன. வணிக ரீதியாகக் கிடைக்கும் கத்தியை விட HW கத்தி மூன்று மடங்கு கூர்மையானது என்று ஆசிரியர்கள் கூறுகின்றனர். இருப்பினும், இந்த சுவாரஸ்யமான முடிவுக்கு ஒரு எச்சரிக்கை உள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் அட்டவணை கத்திகளை ஒப்பிடுகின்றனர், அல்லது வெண்ணெய் கத்திகள் என்று நாம் அழைப்போம். இவை குறிப்பாக கூர்மையாக இருக்க வேண்டியவை அல்ல. ஆசிரியர்கள் தங்கள் கத்தியால் மாமிசத்தை வெட்டுவது போன்ற வீடியோவைக் காட்டுகிறார்கள், ஆனால் ஒரு நியாயமான வலிமையான வயது வந்தவர் அதே மாமிசத்தை உலோக முட்கரண்டியின் மந்தமான பக்கத்துடன் வெட்டலாம். ஒரு ஸ்டீக் கத்தி மிகவும் சிறப்பாக வேலை செய்யும்.
நகங்களைப் பற்றி? அவற்றைத் தவிர, இரும்பு ஆப்புகளைப் போன்ற அதே கடினத்தன்மையுடன். இருப்பினும், இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் பலகைகள் இரண்டும் ஆணி தோல்வியடைவதற்கு முன்பு தோல்வியடைந்தன, எனவே வலுவான நகங்கள் வெளிப்படவில்லை.
HW நகங்கள் மற்ற வழிகளில் சிறந்ததா?மர ஆப்புகள் இலகுவானவை, ஆனால் கட்டமைப்பின் எடை முதன்மையாக அதை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் ஆப்புகளின் வெகுஜனத்தால் இயக்கப்படுவதில்லை. மர ஆப்புகள் துருப்பிடிக்காது. இருப்பினும், அது தண்ணீருக்கு ஊடுருவாது அல்லது உயிர் சிதைவு.
இயற்கை மரத்தை விட மரத்தை வலிமையானதாக மாற்றும் செயல்முறையை ஆசிரியர் உருவாக்கியுள்ளார் என்பதில் சந்தேகமில்லை. இருப்பினும், எந்தவொரு குறிப்பிட்ட வேலைக்கும் வன்பொருளின் பயன்பாடு கூடுதல் ஆய்வு தேவைப்படுகிறது. இது பிளாஸ்டிக் போல மலிவாகவும் வளம் குறைவாகவும் இருக்க முடியுமா? வலிமையானவற்றுடன் போட்டியிட முடியுமா? , மிகவும் கவர்ச்சிகரமான, எல்லையற்ற மறுபயன்பாட்டு உலோகப் பொருள்களா? அவர்களின் ஆராய்ச்சி சுவாரஸ்யமான கேள்விகளை எழுப்புகிறது. நடந்துகொண்டிருக்கும் பொறியியல் (மற்றும் இறுதியில் சந்தை) அவர்களுக்கு பதிலளிக்கும்.