A madeira e o metal naturais foron materiais de construción esenciais para os humanos durante miles de anos. Os polímeros sintéticos que chamamos plásticos son un invento recente que explotou no século XX.
Tanto os metais como os plásticos teñen propiedades que se adaptan ben ao uso industrial e comercial. Os metais son fortes, ríxidos e, en xeral, resistentes ao aire, á auga, á calor e ao estrés constante. Non obstante, tamén requiren máis recursos (o que significa máis caro) para producen e perfeccionan os seus produtos. O plástico proporciona algunhas das funcións do metal ao tempo que require menos masa e é moi barato de producir. As súas propiedades pódense personalizar para case calquera uso. Non obstante, os plásticos comerciais baratos fabrican materiais estruturais terribles: os aparellos de plástico non son boa cousa, e ninguén quere vivir nunha casa de plástico. Ademais, moitas veces son refinados a partir de combustibles fósiles.
Nalgunhas aplicacións, a madeira natural pode competir cos metais e os plásticos. A maioría das casas familiares están construídas sobre estruturas de madeira. O problema é que a madeira natural é demasiado branda e dana demasiado facilmente pola auga para substituír o plástico e o metal a maior parte do tempo. Un documento recente publicado na revista Matter explora a creación dun material de madeira endurecida que supere estas limitacións.Esta investigación culminou coa creación de coitelos e cravos de madeira.Que bo é o coitelo de madeira e usarao en breve?
A estrutura fibrosa da madeira consta de aproximadamente un 50% de celulosa, un polímero natural con propiedades de resistencia teoricamente boas. A metade restante da estrutura de madeira é principalmente lignina e hemicelulosa. Mentres que a celulosa forma fibras longas e resistentes que proporcionan á madeira a columna vertebral da súa natureza. A hemicelulosa ten pouca estrutura coherente e, polo tanto, non contribúe en nada á resistencia da madeira. A lignina enche os ocos entre as fibras de celulosa e realiza tarefas útiles para a madeira viva. un estorbo.
Neste estudo, a madeira natural converteuse en madeira endurecida (HW) en catro pasos. En primeiro lugar, a madeira cócese en hidróxido de sodio e sulfato de sodio para eliminar parte da hemicelulosa e a lignina. Despois deste tratamento químico, a madeira faise máis densa ao presionar. nunha prensa durante varias horas a temperatura ambiente. Isto reduce os ocos ou poros naturais da madeira e mellora a unión química entre as fibras de celulosa adxacentes. A continuación, a madeira presúrase a 105 ° C (221 ° F) durante uns cantos máis. horas para completar a densificación, e despois seca.Finalmente, a madeira é inmersa en aceite mineral durante 48 horas para que o produto acabado sexa impermeable.
Unha propiedade mecánica dun material estrutural é a dureza da sangría, que é unha medida da súa capacidade para resistir a deformación cando se espreme pola forza. O diamante é máis duro que o aceiro, máis duro que o ouro, máis duro que a madeira e máis duro que a escuma de embalaxe. probas utilizadas para determinar a dureza, como a dureza de Mohs usada en gemoloxía, a proba Brinell é unha delas. O seu concepto é sinxelo: un rodamento de esferas de metal duro é presionado na superficie de proba cunha certa forza. Mide o diámetro da circular. sangría creada pola bola.O valor de dureza Brinell calcúlase mediante unha fórmula matemática;grosso modo, canto maior sexa o buraco que fai a bola, máis brando é o material. Nesta proba, o HW é 23 veces máis duro que a madeira natural.
A maioría da madeira natural non tratada absorberá auga. Isto pode expandir a madeira e, finalmente, destruír as súas propiedades estruturais. Os autores utilizaron un remollo mineral de dous días para aumentar a resistencia á auga do HW, facéndoo máis hidrófobo ("medo á auga"). A proba de hidrofobicidade consiste en colocar unha gota de auga sobre unha superficie. Canto máis hidrófoba é a superficie, máis esféricas se fan as pingas de auga. Unha superficie hidrófila (“amante da auga”), pola contra, espalla as pingas planas (e posteriormente). absorbe a auga máis facilmente).Polo tanto, o remollo de mineral non só aumenta significativamente a hidrofobicidade do HW, senón que tamén impide que a madeira absorba a humidade.
Nalgunhas probas de enxeñería, os coitelos HW funcionaron lixeiramente mellor que os coitelos metálicos. Os autores afirman que o coitelo HW é unhas tres veces máis afiado que un coitelo dispoñible comercialmente. Non obstante, hai unha advertencia a este interesante resultado. Os investigadores están comparando coitelos de mesa, ou o que poderiamos chamar coitelos de manteiga. Estes non están destinados a ser particularmente afiados. Os autores mostran un vídeo do seu coitelo cortando un bisté, pero un adulto razoablemente forte probablemente podería cortar o mesmo bisté co lado mate dun garfo de metal, e un coitelo de carne funcionaría moito mellor.
Que pasa cos cravos? Aparentemente, un único cravo HW pode ser facilmente martelado nunha pila de tres táboas, aínda que non é tan detallado como é relativamente fácil en comparación cos cravos de ferro. As picas de madeira poden manter as táboas xuntas, resistindo a forza que rompería. non obstante, nas súas probas, as táboas en ambos os casos fallaron antes de que calquera cravo fallase, polo que os cravos máis fortes non quedaron ao descuberto.
Os cravos HW son mellores doutros xeitos?Os clavos de madeira son máis lixeiros, pero o peso da estrutura non depende principalmente da masa dos clavos que a manteñen. biodescompoñer.
Non hai dúbida de que o autor desenvolveu un proceso para facer que a madeira sexa máis resistente que a madeira natural. Non obstante, a utilidade do hardware para calquera traballo en particular require máis estudos. Pode ser tan barato e sen recursos como o plástico? Pode competir con máis resistentes. , obxectos metálicos máis atractivos e infinitamente reutilizables?A súa investigación suscita preguntas interesantes.A enxeñería en curso (e, en definitiva, o mercado) responderá a elas.
Hora de publicación: 13-Abr-2022
