REKLÁM

Mesterséges fa

A tudósok mesterséges fát állítottak elő szintetikus gyantából, amely a természetes fa utánzása mellett jobb tulajdonságokkal rendelkezik a többfunkciós felhasználáshoz

A fa szerves rostos szövet, amely fákban, bokrokban és cserjékben található. A fa a leghasznosabb és talán a legsokoldalúbb anyag a Földön. Több ezer éve használták többféle célra, és rendkívül figyelemre méltó alacsony sűrűsége és nagy szilárdsága miatt. A fa egyedülálló anizotróp sejtszerkezete (azaz különböző irányú tulajdonságok) elképesztő mechanikai tulajdonságokat ad neki, emellett erős, merev, de mégis könnyű és rugalmas. A fa nagy nyomószilárdsággal és alacsony szakítószilárdsággal rendelkezik. A fa környezet- és költségbarát, rendkívül erős, tartós és hosszú élettartamú, és a papírgyártástól a házépítésig bármire felhasználható.

A természet már olyan csodálatos anyagokkal látott el bennünket, mint a fa. Mégis mindig van inspiráció a természet körül, hogy nagy teljesítményű biomimetikus mérnöki anyagokat tervezzünk és fejlesszünk, amelyek képesek „utánozni” a természetben már megtalálható bioanyagok csodálatos tulajdonságait. A fa egyedisége anizotrop sejtszerkezetéből, valamint alacsony sűrűségéből és nagy szilárdságából fakad. A közelmúltban a tudósok megpróbáltak anyagokat tervezni ennek a koncepciónak a figyelembevételével, hogy megismételjék a fa tulajdonságait, például a nagy szilárdságot és a könnyűséget. A legtöbb kutatás azonban nem kielégítő eredményre vezetett, mivel a tervezett anyagok egyik-másik hibától szenvedtek. A mérnökök számára továbbra is komoly kihívást jelent az építés mesterséges faszerű anyagok. Ennek nagy jelentősége van, mivel a természetes fa termesztése évtizedekig tart, és az idő és a hatékonyság erős kritérium a természetes fához hasonló anyag előállításához.

Bioihlette fa

A Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói új stratégiát dolgoztak ki a bioinspirált mesterséges polimer előállítására. faipari nagy mértékben. Ez a mesterséges anyag faszerű sejtes mikroszerkezettel rendelkezik, a mikrostruktúrákban jól szabályozható, és a természetes fa mechanikai tulajdonságaival analóg tulajdonságokkal rendelkezik, mint a könnyű súly és a nagy szilárdság. A kutatók azt állítják, hogy ez az új anyag olyan erős, mint a természetes fa, ellentétben az eddig kutatott többi mesterséges fával.

A természetben megtalálható fa egy természetes polimert, úgynevezett lignint tartalmaz, amely a fa erősségéért felelős. A lignin a cellulóz kis kristályait hálószerű szerkezetben köti össze, hogy nagy szilárdságot hozzon létre. A kutatók arra gondoltak, hogy a lignint egy szintetikus, rezol nevű polimerrel replikálják, amely hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Sikeresen alakították át a hagyományosan elérhető rezolokat (fenolgyanta és melamingyanta) azzá műfa mint az anyag. Az átalakítást először a polimer rezol önszilárdulási tulajdonságainak kihasználásával, majd azok kikeményítésével érték el. Az önszilárdulás érdekében a folyékony termosztát gyantákat egyirányú fagyasztással, majd 200 Celsius-foknál nem magasabb hőmérsékleten térhálósítottuk (térhálósítottuk vagy polimerizáltuk). Az előállított mesterséges fa sejtszerű szerkezetet vesz fel, amely nagyon hasonlít a természetes fára. Ezt követően hőkezelést – egy hőmérséklet által kiváltott kémiai változásból (itt polimerizációból) álló folyamatot a rezolban – végeztek mesterséges polimer fák előállítására. Az ilyen anyagok pórusmérete és falvastagsága manuálisan szabályozható. Nem csak a rezolból előállított krisztallitok változtathatók a fafajtától függően. A szín megváltoztatható a rezolt összetartó krisztallitok hozzáadásával vagy cseréjével is. Amikor ezt a mesterséges fát összenyomják, a természetes megfelelőjéhez hasonló ellenállást mutat. A tanulmányban leírt megközelítést zöld megközelítésnek is nevezhetjük mesterséges fák előállítására, ahol nanoanyagokból, például cellulóz nanoszálakból és grafén-oxidból álló komposzt használható.

Érdekes módon a mesterséges faanyag a természetes fához képest jobb korrózióállóságot mutat a vízzel és savval szemben, miközben feltételezi, hogy mechanikai tulajdonságai nem romlanak. Ez azt jelenti, hogy a mesterséges fa ellenáll a szélsőséges időjárási hatásoknak, és jobb védelmet nyújt. Jobb hőszigetelést és jobb tűzállóságot mutat, és nem gyullad meg könnyen, mint a természetes fa, főleg azért, mert a rezol tűzgátló. Ez áldás lehet az olyan ágazatok számára, mint a gyártás és az építőipar, különösen a lakóépületek esetében, amelyek természetes fából építve meggyulladnak. Az anyag ideális a kemény és zord környezetekhez, mivel a természetes fához képest sokkal jobb. Szilárdsági és hőszigetelő tulajdonságait tekintve egyedülálló az olyan szabványos mérnöki anyagokkal, mint a cellás kerámia és az aerogél. Nagyobb szilárdságának köszönhetően hatékonyabb is, mint a legtöbb műanyag-fa kompozit. A mesterséges fának rengeteg olyan tulajdonsága van, amelyek hatékonyabbá teszik.

Az ebben a tanulmányban ismertetett újszerű stratégia ben megjelent Tudomány előlegek új utakat kínál a nagy teljesítményű biomimetikus mérnöki kompozit anyagok különféle gyártásához és tervezéséhez, amelyek jelentős előnnyel rendelkeznek hagyományos társaikkal szemben. Az ilyen újszerű anyagok számos területen széles körben alkalmazhatók.

***

{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}

Forrás (ok)

Zhi-Long Y és mtsai. 2018 Bioihlette polimer fák. Tudomány előlegek. 4. (8) bekezdése alapján.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223

***

SCIEU csapat
SCIEU csapathttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Jelentős előrelépések a tudományban. Hatás az emberiségre. Inspiráló elmék.

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

A WHO ideiglenes ajánlásai az egyadagos Janssen Ad26.COV2.S (COVID-19) vakcina használatára

A vakcina egyszeri adagja gyorsan növelheti az oltással lefedettséget...

Az oltással kiváltott semlegesítő antitestek védelmet nyújthatnak a HIV-fertőzés ellen

A kutatások azt mutatják, hogy a semlegesítő antitestek, amelyeket a...

A skizofrénia új értelmezése

Egy közelmúltban végzett áttörést jelentő tanulmány a skizofrénia új mechanizmusát tárja fel A skizofrénia...
- Reklám -
94,882VentilátorokMint
47,770KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás