Vísindamenn hafa framleitt gervivið úr tilbúnu kvoða sem líkir eftir náttúrulegum viði sýnir betri eiginleika til margnota.
Wood er an lífræn fibrous tissue found in trees, bushes and shrubs. Wood can be called as the most useful and maybe the most versatile material on reikistjarna Earth. It has been used for thousands of years for multiple purposes and is highly remarked for its low density and high strength. The unique anisotropic cellular structure (i.e. different properties in different directions) of wood grants it amazing mechanical properties as well making it strong, stiff but still light and flexible. Wood has high compressive strength and low tensile strength. Wood is environment and cost friendly, super strong, durable and long-lasting and can be used for building just anything from making paper to building houses.
Náttúran hefur þegar veitt okkur ótrúleg efni eins og við. Samt er alltaf innblástur sem snýst um náttúruna fyrir okkur til að hanna og þróa afkastamikil lífræna verkfræðiefni, þau sem gætu „líkt eftir“ ótrúlegum eiginleikum lífefna sem þegar finnast í náttúrunni. Sérstaða viðar kemur frá anisotropic frumubyggingu hans ásamt litlum þéttleika og miklum styrk. Undanfarið hafa vísindamenn reynt að hanna efni með tilliti til þessarar hugmyndar í því skyni að afrita eiginleika viðar eins og hárstyrkur og léttleika. Hins vegar hafa flestar rannsóknir leitt til ófullnægjandi niðurstöðu þar sem efnin sem hönnuð voru þjáðust af einum eða öðrum galla. Það er enn mikil áskorun fyrir verkfræðinga að smíða gervi viðarlík efni. Þetta skiptir miklu máli vegna þess að það tekur áratugi að rækta náttúrulegan við og tími og hagkvæmni eru sterk viðmið þegar leitast er við að búa til efni sem líkist náttúrulegum við.
Lífrænn viður
Vísindamenn frá Vísinda- og tækniháskólanum í Kína hafa mótað nýja stefnu til að búa til gervi fjölliða lífrænt innblástur. viður í stórum stíl. Þetta gerviefni hefur viðarlíka frumu örbyggingu, góða stjórnhæfni í örbyggingum og myndi sýna fram á eiginleika eins og léttleika og mikinn styrk sambærilega við vélræna eiginleika náttúrulegs viðar. Vísindamenn fullyrða að þetta nýja efni sé jafn sterkt og náttúrulegt viður ólíkt öðrum verkfræðilegum viðum sem rannsakaðir hafa verið fram til þessa.
Viður sem finnst í náttúrunni inniheldur náttúrulega fjölliðu sem kallast lignín sem er ábyrg fyrir því að gera viðinn sterkan. Lignín bindur litla kristalla af sellulósa saman í möskvalíkri uppbyggingu til að skapa mikinn styrk. Vísindamönnum datt í hug að endurtaka lignín með því að nota tilbúna fjölliðu sem kallast resol sem hefur svipaða eiginleika. Þeir breyttu með góðum árangri hefðbundnum upplausnum (fenólplastefni og melamínplastefni) í gervivið eins og efni. Umbreytingin var náð með því að nota fyrst sjálfsamsetningareiginleika fjölliða resolsins og síðan með því að gangast undir hitaþurrkun. Til að ná sjálfsamsetningu voru fljótandi hitastillir plastefni einstefnufryst, síðan læknað (krosstengd eða fjölliðuð) við hitastig ekki meira en 200 gráður á Celsíus. Hönnunarviðurinn sem framleiddur er tekur upp frumulíka uppbyggingu sem líkist mjög náttúrulegum viði. Í kjölfarið var hitaherðing – ferli sem samanstendur af hitaframkölluðum efnabreytingum (hér fjölliðun) í resol – framkvæmd til að framleiða gervi fjölliðuvið. Svitaholastærð og veggþykkt slíks efnis er hægt að stjórna handvirkt. Ekki bara það, einnig er hægt að breyta kristöllum sem resol framleiðir miðað við kröfur um viðartegund. Einnig væri hægt að breyta litnum með því að bæta við eða skipta um kristalla sem halda upplausninni saman. Þegar þetta verkfræðilega viður er þjappað saman sýnir það mótstöðu svipað og náttúruleg hliðstæða hans. Nálgunin sem lýst er í rannsókninni er einnig hægt að kalla græna nálgun til að búa til gervivið þar sem hægt er að nota rotmassa úr nanóefnum eins og sellulósa nanófrefjum og grafenoxíði.
Athyglisvert er að hannaður gerviviður sýnir betri tæringarþol gegn vatni og sýru samanborið við náttúrulegan við á meðan ekki er gert ráð fyrir að vélrænni eiginleikar hans skerðist. Þetta þýðir að gerviviður þolir erfiðar veðuratburði og myndi bæta vernd. Það sýnir einnig betri hitaeinangrun og bætta eldþol og myndi ekki kvikna auðveldlega eins og náttúrulegur viður gerir aðallega vegna þess að resol er eldtefjandi. Þetta getur verið blessun fyrir atvinnugreinar eins og framleiðslu og smíði, sérstaklega íbúðarhús sem kvikna þegar þau eru byggð úr náttúrulegum viði. Efnið hentar fullkomlega fyrir erfitt og erfitt umhverfi þar sem það er töluvert endurbætt miðað við náttúrulegan við. Það er einstakt í samanburði við venjuleg verkfræðileg efni eins og frumukeramik og loftgel með tilliti til styrkleika og varmaeinangrunareiginleika. Það er líka áhrifaríkara en flest plast-viðar samsett efni vegna meiri styrkleika. Hannaði viðurinn hefur töluvert af eiginleikum sem gera hann skilvirkari.
Hin nýja stefna sem lýst er í þessari rannsókn sem birt var í Vísindi Framfarir býður upp á nýjar leiðir til að búa til og hanna margs konar afkastamikil lífhermiverkfræðileg samsett efni sem munu hafa verulega yfirburði yfir hefðbundna hliðstæða þeirra. Slík ný efni geta haft víðtæka notkun á mörgum sviðum.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Zhi-Long Y o.fl. 2018 Lífrænn fjölliðaviður. Vísindi Framfarir. 4 (8).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223
***
