Табигый жыгач жана металл миңдеген жылдар бою адамдар үчүн маанилүү курулуш материалдары болуп келген. Биз пластмасса деп атаган синтетикалык полимерлер - бул 20-кылымда пайда болгон жаңы ойлоп табуу.
Металлдар да, пластмассалар да өнөр жайлык жана коммерциялык колдонууга ылайыктуу касиеттерге ээ. Металлдар бекем, катуу жана жалпысынан абага, сууга, ысыкка жана туруктуу стресске туруктуу. Бирок, алар өз продукцияларын өндүрүү жана тазалоо үчүн көбүрөөк ресурстарды (бул кымбатыраак дегенди билдирет) талап кылат. Пластик металлдын айрым функцияларын камсыз кылат, ошол эле учурда аз массаны талап кылат жана өндүрүү абдан арзан. Алардын касиеттерин дээрлик ар кандай колдонуу үчүн ылайыкташтырууга болот. Бирок, арзан коммерциялык пластмассалар коркунучтуу структуралык материалдарды түзөт: пластик шаймандар жакшы нерсе эмес жана эч ким пластик үйдө жашагысы келбейт. Мындан тышкары, алар көбүнчө казылып алынган отундардан тазаланат.
Айрым колдонмолордо табигый жыгач металлдар жана пластмассалар менен атаандаша алат. Көпчүлүк үй-бүлөлүк үйлөр жыгач каркастарга курулат. Маселе, табигый жыгач өтө жумшак жана суу менен оңой бузулуп, көпчүлүк учурда пластмасса менен металлдын ордун баса албайт. Жакында Matter журналында жарыяланган макалада бул чектөөлөрдү жеңген катуу жыгач материалын жаратуу каралат. Бул изилдөө жыгач бычактарды жана мыктарды жаратуу менен жыйынтыкталган. Жыгач бычак канчалык жакшы жана сиз аны жакында колдоносузбу?
Жыгачтын булалуу түзүлүшү болжол менен 50% целлюлозадан турат, бул теориялык жактан жакшы бекемдик касиеттерине ээ болгон табигый полимер. Жыгач түзүлүшүнүн калган жарымы негизинен лигнин жана гемицеллюлозадан турат. Целлюлоза жыгачка табигый бекемдигинин негизин камсыз кылган узун, катуу булаларды пайда кылса, гемицеллюлоза анчалык когеренттүү түзүлүшкө ээ эмес жана ошондуктан жыгачтын бекемдигине эч кандай салым кошпойт. Лигнин целлюлоза булаларынын ортосундагы боштуктарды толтурат жана тирүү жыгач үчүн пайдалуу милдеттерди аткарат. Бирок адамдардын жыгачты тыгыздоо жана анын целлюлоза булаларын бири-бирине бекемирээк байлоо максатында лигнин тоскоолдук болуп калды.
Бул изилдөөдө табигый жыгач төрт этапта катуу жыгачка (КЖ) айландырылган. Алгач, гемицеллюлоза менен лигниндин бир бөлүгүн алып салуу үчүн жыгач натрий гидроксидинде жана натрий сульфатында кайнатылып алынат. Бул химиялык иштетүүдөн кийин, жыгач бөлмө температурасында бир нече саат бою прессте басылып, тыгызыраак болот. Бул жыгачтагы табигый боштуктарды же тешикчелерди азайтып, жанаша жайгашкан целлюлоза булаларынын ортосундагы химиялык байланышты күчөтөт. Андан кийин, тыгыздаштырууну аяктоо үчүн жыгач дагы бир нече саат бою 105°C (221°F) температурада басым астында кармалып, андан кийин кургатыла баштайт. Акырында, даяр продукцияны суу өткөрбөө үчүн жыгач 48 саат бою минералдык майга чөмүлөт.
Структуралык материалдын бир механикалык касиети - бул басымдын катуулугу, ал күч менен кысылганда деформацияга туруштук берүү жөндөмүнүн өлчөмү. Алмаз болоттон, алтындан, жыгачтан жана таңгактоочу көбүктөн катуураак. Катуулукту аныктоо үчүн колдонулган көптөгөн инженердик сыноолор, мисалы, гемологияда колдонулган Мохтун катуулугу, Бринелл тести алардын бири. Анын концепциясы жөнөкөй: катуу металл шарик подшипниги сыноо бетине белгилүү бир күч менен басылат. Шар тарабынан түзүлгөн тегерек оюктун диаметрин өлчөңүз. Бринеллдин катуулугунун мааниси математикалык формуланын жардамы менен эсептелет; болжол менен айтканда, шар канчалык чоң тешикке тийсе, материал ошончолук жумшак болот. Бул сыноодо HW табигый жыгачтан 23 эсе катуу.
Көпчүлүк иштетилбеген табигый жыгач сууну сиңирип алат. Бул жыгачты кеңейтип, акыры анын структуралык касиеттерин жок кылышы мүмкүн. Авторлор жыгачтын сууга туруктуулугун жогорулатуу үчүн эки күндүк минералдык чылоону колдонушкан, бул аны гидрофобдук ("суудан коркуу") кылышкан. Гидрофобдук тести бетке бир тамчы суу коюуну камтыйт. Бет канчалык гидрофобдук болсо, суу тамчылары ошончолук тоголок болуп калат. Ал эми гидрофилдик ("сууну сүйүүчү") бет тамчыларды тегиз жайып (кийинчерээк сууну оңой сиңирип) берет. Ошондуктан, минералдык чылоо жыгачтын гидрофобдугун бир топ жогорулатып гана тим болбостон, жыгачтын нымдуулукту сиңирүүсүнө да жол бербейт.
Айрым инженердик сыноолордо жогорку сапаттагы бычактар металл бычактарга караганда бир аз жакшыраак натыйжа көрсөтүшкөн. Авторлор жогорку сапаттагы бычак коммерциялык бычакка караганда үч эсе курч деп ырасташат. Бирок, бул кызыктуу натыйжада бир эскертүү бар. Изилдөөчүлөр стол бычактарын же биз май бычактары деп атай турган нерсени салыштырып жатышат. Булар өзгөчө курч болууга арналган эмес. Авторлор бычактарынын стейк кескен видеосун көрсөтүшөт, бирок бир топ күчтүү чоң киши ошол эле стейкти металл айрынын мокок тарабы менен кесиши мүмкүн, ал эми стейк бычагы алда канча жакшы иштейт.
Ал эми мыктар жөнүндө эмне айтууга болот? Бир эле күчтүү мык үч тактайдын үймөгүнө оңой эле кагылышы мүмкүн, бирок темир мыктарга салыштырмалуу оңой болгондуктан, анчалык деле майда эмес. Андан кийин жыгач казыктар тактайларды бириктирип кармап, аларды бөлүп-жаруучу күчкө туруштук бере алат, темир казыктардай эле бекемдик менен. Бирок, алардын сыноолорунда эки учурда тең тактайлар бир мык бузулганга чейин бузулуп калган, ошондуктан бышык мыктар ачык калган эмес.
Жогорку сапаттагы мыктар башка жагынан жакшыраакпы? Жыгачтан жасалган казыктар жеңилирээк, бирок конструкциянын салмагы, негизинен, аны бириктирип турган казыктардын массасы менен шартталбайт. Жыгачтан жасалган казыктар дат баспайт. Бирок, ал суу өткөрбөйт же биологиялык жактан ажыроодон корголот.
Автор жыгачты табигый жыгачтан бекем кылуу процессин иштеп чыкканы шексиз. Бирок, кандайдыр бир конкреттүү жумуш үчүн жабдыктардын пайдалуулугу андан ары изилдөөнү талап кылат. Ал пластик сыяктуу арзан жана ресурстарды аз талап кыла алабы? Ал күчтүүрөөк, жагымдуураак, чексиз кайра колдонулуучу металл буюмдар менен атаандаша алабы? Алардын изилдөөлөрү кызыктуу суроолорду жаратат. Уланып жаткан инженерия (жана акыры рынок) аларга жооп берет.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 13-апрели
