Mae pren a metel naturiol wedi bod yn ddeunyddiau adeiladu hanfodol i bobl ers miloedd o flynyddoedd. Mae'r polymerau synthetig rydyn ni'n eu galw'n blastigau yn ddyfais ddiweddar a ffrwydrodd yn yr 20fed ganrif.
Mae gan y ddau fetelau a phlastig eiddo sy'n addas iawn ar gyfer defnydd diwydiannol a masnachol. Mae metelau yn gryf, yn anhyblyg, ac yn gyffredinol yn wydn i aer, dŵr, gwres, a straen cyson. Fodd bynnag, mae angen mwy o adnoddau arnynt hefyd (sy'n golygu drutach) cynhyrchu a mireinio eu products.Plastic yn darparu rhai o swyddogaethau metel tra bod angen llai o màs ac yn rhad iawn i produce.Their eiddo gellir ei addasu ar gyfer bron unrhyw use.However, plastigau masnachol rhad yn gwneud deunyddiau strwythurol ofnadwy: nid yw offer plastig yn a peth da, a does neb eisiau byw mewn tŷ plastig. Yn ogystal, maen nhw'n aml yn cael eu mireinio o danwydd ffosil.
Mewn rhai ceisiadau, gall pren naturiol gystadlu â metelau a plastics.Most cartrefi teuluol yn cael eu hadeiladu ar bren framing.The broblem yw bod pren naturiol yn rhy feddal ac yn rhy hawdd difrodi gan ddŵr i gymryd lle plastig a metel y rhan fwyaf o'r papur diweddar time.A a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Mae Matter yn archwilio creu deunydd pren caled sy'n goresgyn y cyfyngiadau hyn. Daeth yr ymchwil hwn i ben gyda chreu cyllyll a hoelion pren. Pa mor dda yw'r gyllell bren ac a fyddwch chi'n ei defnyddio unrhyw bryd yn fuan?
Mae strwythur ffibrog o bren yn cynnwys tua 50% seliwlos, polymer naturiol gyda nodweddion cryfder yn ddamcaniaethol dda.Mae hanner gweddill y strwythur pren yn bennaf lignin a hemicellulose.Tra bod cellwlos yn ffurfio ffibrau hir, caled sy'n darparu pren ag asgwrn cefn ei naturiol cryfder, nid oes gan hemicellwlos fawr o strwythur cydlynol ac felly nid yw'n cyfrannu dim at gryfder y pren. Mae Lignin yn llenwi'r bylchau rhwng ffibrau cellwlos ac yn cyflawni tasgau defnyddiol ar gyfer pren byw. rhwystr.
Yn yr astudiaeth hon, gwnaed pren naturiol yn bren caled (HW) mewn pedwar cam. Yn gyntaf, mae'r pren yn cael ei ferwi mewn sodiwm hydrocsid a sodiwm sylffad i dynnu rhywfaint o'r hemicellulose a lignin.Ar ôl y driniaeth gemegol hon, mae'r pren yn dod yn ddwysach trwy wasgu Mae'n lleihau'r bylchau neu'r mandyllau naturiol yn y pren ac yn gwella'r bondio cemegol rhwng ffibrau cellwlos cyfagos.Nesaf, mae'r pren dan bwysau ar 105 ° C (221 ° F) am ychydig mwy oriau i gwblhau densification, ac yna sychu.Yn olaf, mae'r pren yn cael ei drochi mewn olew mwynol am 48 awr i wneud y cynnyrch gorffenedig yn dal dŵr.
Un eiddo mecanyddol o ddeunydd strwythurol yw caledwch mewnoliad, sy'n fesur o'i allu i wrthsefyll anffurfiad pan gaiff ei wasgu gan force.Diamond yn galetach na dur, yn galetach nag aur, yn galetach na phren, ac yn galetach na phacio foam.Among y peirianneg lawer profion a ddefnyddir i bennu caledwch, megis y caledwch Mohs a ddefnyddir mewn gemology, mae'r prawf Brinell yn un o them.Its cysyniad yn syml: mae dwyn pêl metel caled yn cael ei wasgu i mewn i'r wyneb prawf gyda force.Measure penodol diamedr y cylchlythyr mewnoliad a grëir gan y bêl. Cyfrifir gwerth caledwch Brinell gan ddefnyddio fformiwla fathemategol; a siarad yn fras, po fwyaf yw'r twll y mae'r bêl yn ei daro, y mwyaf meddal yw'r deunydd.Yn y prawf hwn, mae HW 23 gwaith yn galetach na phren naturiol.
Bydd y rhan fwyaf o bren naturiol heb ei drin yn amsugno dŵr. Gall hyn ehangu'r pren ac yn y pen draw ddinistrio ei briodweddau adeileddol. Defnyddiodd yr awduron socian mwynau deuddydd i gynyddu ymwrthedd dŵr yr HW, gan ei wneud yn fwy hydroffobig (“ofn dŵr”). Mae'r prawf hydroffobigedd yn golygu gosod diferyn o ddŵr ar arwyneb. Po fwyaf hydroffobig yw'r wyneb, y mwyaf sfferaidd y daw'r diferion dŵr. yn amsugno dŵr yn haws).
Mewn rhai profion peirianneg, perfformiodd cyllyll HW ychydig yn well na chyllyll metel. Mae'r awduron yn honni bod y gyllell HW tua thair gwaith mor finiog â chyllell sydd ar gael yn fasnachol. Fodd bynnag, mae cafeat i'r canlyniad diddorol hwn. Mae ymchwilwyr yn cymharu cyllyll bwrdd, neu'r hyn y gallem ei alw'n gyllyll menyn. Nid yw'r rhain i fod i fod yn arbennig o finiog.Mae'r awduron yn dangos fideo o'u cyllell yn torri stêc, ond mae'n debyg y gallai oedolyn gweddol gryf dorri'r un stêc ag ochr ddiflas fforc fetel, a byddai cyllell stêc yn gweithio'n llawer gwell.
Beth am yr hoelion? Mae'n debyg y gellir morthwylio un hoelen HW yn hawdd i mewn i bentwr o dair planc, er nad yw mor fanwl gan ei fod yn gymharol hawdd o'i gymharu â hoelion haearn. Yna gall pegiau pren ddal y planciau at ei gilydd, gan wrthsefyll y grym a fyddai'n rhwygo. ar wahân iddynt, gyda thua'r un caledwch â phegiau haearn. Yn eu profion, fodd bynnag, methodd y byrddau yn y ddau achos cyn i'r naill hoelen neu'r llall fethu, felly ni ddatgelwyd yr hoelion cryfach.
A yw ewinedd HW yn well mewn ffyrdd eraill?Mae pegiau pren yn ysgafnach, ond nid yw pwysau'r strwythur yn cael ei yrru'n bennaf gan fàs y pegiau sy'n ei ddal gyda'i gilydd. Ni fydd pegiau pren yn rhydu.Fodd bynnag, ni fydd yn anhydraidd i ddŵr neu bioddadelfennu.
Nid oes amheuaeth nad yw'r awdur wedi datblygu proses i wneud pren yn gryfach na phren naturiol. Fodd bynnag, mae angen astudio ymhellach ddefnyddioldeb caledwedd ar gyfer unrhyw swydd benodol. A all fod mor rhad a heb lawer o adnoddau â phlastig? A all gystadlu â phlastig cryfach? , gwrthrychau metel mwy deniadol y gellir eu hailddefnyddio'n ddiddiwedd? Mae eu hymchwil yn codi cwestiynau diddorol. Bydd peirianneg barhaus (ac yn y pen draw y farchnad) yn eu hateb.
Amser post: Ebrill-13-2022
