چوب مقاوم و کاربرد آن در صنعت با کشف روش تولید سوپر چوب
از مشکلات اصلی مصالح فلزی مصنوعی با عملکرد مکانیکی بالا وزن زیاد و اثرات نامطلوب محیطی (برای مثال فولادها و آلیاژها) و یا تولید آنها توسط فرآیندهای پیچیده و هزینه بر بودن آنها (برای مثال کامپوزیت های مبتنی بر پلیمر و بیومیمتیک) است. چوب یک ماده طبیعی کم هزینه و فراوان است و برای هزاران سال است که بعنوان مصالح ساختمانی و دکوراسیون از آن استفاده می شود.
با این حال عملکرد مکانیکی چوب طبیعی (مقاومت و سختی آن) برای بسیاری از ساختارهای پیشرفته مهندسی و کاربردهای صنعتی مناسب نیست. اعمال فرآیندهایی مانند حرارت ، تغییر رفتار با بخار ، آمونیاک و یا نورد سرد و به دنبال آن افزایش تراکم چوب باعث افزایش عملکرد مکانیکی چوب طبیعی می شود ، اما این روش ها منجر به تراکم ناقص و عدم ثبات ساختار چوب به ویژه در محیط های مرطوب می شوند.
اما اینک روش جدید تولید سوپر چوب با مقاومت فوق العاده بالا و خواص مکانیکی بالا کشف شده :
پایان عصر فولاد و فلز با ظهور سوپر چوب
در حال حاضر آلیاژهای تیتانیوم مقاوم ترین متریال موجود می باشند اما این مواد هزینه های بسیار بالایی داشته و گران تمام می شوند ، محققان دانشگاه مریلند (UMD) در حال تحقیق برای پیدا کردن جایگزین مناسبی برای فولاد و آلیاژهای تیتانیوم هستند ، آنها اخیراً یک جایگزین بسیار مناسب که از چوب ساخته شده است ارائه کرده اند. با استفاده از فرآیند تراکم این محققان موفق شده اند سوپر چوبی مقاومتر از فولاد و آلیاژهای تیتانیوم تولید نمایند.
چوب در حال حاضر یک ماده بسیار فراوان و ارزان است مسئول تحقیقات دانشگاه مریلند می گوید که این گروه تحقیقاتی در چندسال گذشته ساخت فیلترهای آب با استفاده از چوب و همچنین باطری های سدیوم یونی با پایه چوبی را ابداع کرده اند و تا چندسال آینده چوب یک ماده بسیار کاربردی در صنعت خواهد شد.
فرآیند تولید سوپر چوب
سوپر چوب Super Wood مقاومت بالای خود را از طریق یک فرآیند دو مرحله ای بدست می آورد :
1- محققان نمونه های چوبی را در مخلوط آبی متشکل از هیدروکسید سدیم و سولفیت سدیم می جوشانند در اثر این فرآیند مقداری از همی سلولز و لیگنین چوب جدا می گردد.
2- چوب حاصل از فرآیند مرحله یک در دمای بالا تحت فشار قرار می گیرد در اثر این فرآیند دیواره یاخته ای چوب در هم فشرده شده و نانولوله های سلولزی را بطور کامل منظم می کند.
نتیجه نهایی یک چوب کاملاً متراکم است که از مقاومت بسیار بالایی برخوردار است و حتی مقاومت آن از فولاد نیز بالاتر می رود.
حتماً بخوانید : تولید سوخت هیدروژن با استفاده از ابرخازن ها
مسئول ارشد این تحقیقات می گوید چوب حاصل از این فرآیند 12 برابر مقاوم تر از چوب طبیعی و سختی آن تا 10 برابر افزایش می یابد بگفته وی این ماده می تواند رقیب فولاد و یا حتی آلیاژهای تیتانیوم باشد، این چوب آنقدر قوی و بادوام است که می توان مشخصات مکانیکی آن را با فیبر کربن مقایسه کرد و اما مهمترین پارامتر غیر قابل قیاس تولید این چوب با قیمت بسیار ارزانتر از فیبرکربن و فولاد است.
یکی از آزمایشاتی که این محققان برای تعیین مقاومت این سوپر چوب استفاده کردند شلیک گلوله به سمت آن بود در حالی که چوب طبیعی سریعاً آتش گرفت و منفجر شد این سوپر چوب موفق شد گلوله را متوقف نماید.
این محققان می گویند این فرآیند می تواند بر روی بسیاری از انواع چوب های موجود اعمال شود و هیچگونه محدودیتی در ابعاد و اندازه چوب و یا شکل آن وجود ندارد و می توان سوپر چوب را با هر نوع شکل مورد نظر تولید نمود.
این سوپر چوب می تواند جایگزین ارزان تر ، سبک تر و در دسترس تر نسبت به فولاد و آلیاژهای تیتانیوم باشد و حتی در حفظ طبیعت و استفاده بهینه از منابع طبیعی تاثیر گذار باشد تنها باید از همین امروز ایجاد جنگل های وسیع در دستور کار کشورها قرار بگیرد تا زودتر به این ماده جدید دسترسی پیدا نمایند.
دگرگونی صنعت
این سوپر چوب می تواند در صنایع اتومبیل سازی ، هواپیما سازی و ساختمان مورد استفاده قرار گیرد در کل هرکجا که فولاد و آلیاژهای فلزی استفاده می شود در آینده ای نه چندان دور سوپر چوب جایگزین آنها خواهد شد. این محققان می گویند چوب درختانی مانند کاج یا بالسا که رشد سریع دارند و با محیط سازگارتر هستند گزینه های مناسبی برای تولید سوپر چوب هستند.
منبع : journal Nature
