РЭКЛЯМА

Штучная драўніна

Навукоўцы вырабілі штучную драўніну з сінтэтычных смол, якая, імітуючы натуральнае дрэва, праяўляе палепшаныя ўласцівасці для шматфункцыянальнага выкарыстання

Дрэва - гэта арганічны фіброзная тканіна дрэў, кустоў і кустоў. Дрэва можна назваць самым карысным і, магчыма, самым універсальным матэрыялам планета Зямля. Ён выкарыстоўваўся на працягу тысячагоддзяў для розных мэтаў і высока адзначаны сваёй нізкай шчыльнасцю і высокай трываласцю. Унікальная анізатропная клеткавая структура (г.зн. розныя ўласцівасці ў розных напрамках) драўніны надае ёй дзіўныя механічныя ўласцівасці, а таксама робіць яе трывалай, жорсткай, але пры гэтым лёгкай і гнуткай. Драўніна валодае высокай трываласцю на сціск і нізкай трываласцю на разрыў. Драўніна з'яўляецца экалагічнай і эканамічнай, звышмоцнай, трывалай і даўгавечнай, і яе можна выкарыстоўваць для будаўніцтва чаго заўгодна: ад вытворчасці паперы да будаўніцтва дамоў.

Прырода ўжо падарыла нам такія дзіўныя матэрыялы, як дрэва. Тым не менш, вакол прыроды заўсёды ёсць натхненне для распрацоўкі і распрацоўкі высокаэфектыўных біяміметычных інжынерных матэрыялаў, якія маглі б «імітаваць» дзіўныя ўласцівасці біяматэрыялаў, якія ўжо сустракаюцца ў прыродзе. Унікальнасць драўніны звязана з яе анізатропнай ячэістай структурай разам з нізкай шчыльнасцю і высокай трываласцю. У нядаўнім мінулым навукоўцы спрабавалі распрацаваць матэрыялы з улікам гэтай канцэпцыі, каб паўтарыць такія ўласцівасці драўніны, як высокая трываласць і лёгкасць. Аднак большасць даследаванняў прывялі да нездавальняючых вынікаў, паколькі распрацаваныя матэрыялы пакутавалі ад таго ці іншага недахопу. Для інжынераў па-ранейшаму застаецца сур'ёзнай задачай пабудаваць штучны матэрыялы, падобныя на дрэва. Гэта вельмі актуальна, таму што вырошчванне натуральнай драўніны займае дзесяцігоддзі, а час і эфектыўнасць з'яўляюцца моцным крытэрыем, калі вы хочаце зрабіць матэрыял, падобны да натуральнага дрэва.

Біяінспіраванае дрэва

Даследнікі з Універсітэта навукі і тэхнікі Кітая распрацавалі новую стратэгію вытворчасці біяінспіраваных штучных палімераў дрэва у буйным маштабе. Гэты штучны матэрыял мае ячэістую мікраструктуру дрэвападобную, добрую кіравальнасць мікраструктурамі і прадэманструе такія ўласцівасці, як лёгкасць і высокая трываласць, аналагічны механічным уласцівасцям натуральнай драўніны. Даследчыкі сцвярджаюць, што гэты новы матэрыял такі ж трывалы, як натуральнае дрэва, у адрозненне ад любых іншых інжынерных парод драўніны, даследаваных да гэтага часу.

Драўніна, якая сустракаецца ў прыродзе, змяшчае натуральны палімер пад назвай лігнін, які адказвае за тое, што драўніна моцная. Лігнін звязвае дробныя крышталіты цэлюлозы разам у сеткападобныя структуры для стварэння высокай трываласці. Даследчыкі думалі аб рэплікацыі лігніну з дапамогай сінтэтычнага палімера пад назвай рэзол, які валодае падобнымі ўласцівасцямі. Яны паспяхова ператварылі традыцыйна даступныя рэзолы (фенольная смала і меламінавая смала). штучная драўніна як матэрыял. Ператварэнне было дасягнута спачатку выкарыстаннем уласцівасцяў самазборкі палімернага рэзола, а затым праходжаннем іх мацавання. Для дасягнення самазборкі вадкія смалы тэрмастатаў аднанакіравана замарожвалі, а затым отверждали (сшывалі або полімерызавалі) пры тэмпературы не больш за 200 градусаў Цэльсія. Вырабленая драўніна мае ячэістую структуру, якая вельмі нагадвае структуру натуральнай драўніны. У далейшым для атрымання штучнай палімернай драўніны было праведзена тэрмаапрацоўка - працэс, які складаецца з хімічных змяненняў, выкліканых тэмпературай (тут, полімерызацыі) у рэзоле. Памер пор і таўшчыню сценкі такога матэрыялу можна кантраляваць ўручную. Мала таго, крышталіты, якія вырабляе рэзол, таксама могуць быць зменены ў залежнасці ад патрабаванняў тыпу драўніны. Колер таксама можа быць зменены шляхам дадання або пераключэння крышталітаў, якія ўтрымліваюць рэзол разам. Калі гэтая спраектаваная драўніна сціскаецца, яна праяўляе ўстойлівасць, такую ​​ж, як і яе натуральная аналага. Падыход, апісаны ў даследаванні, таксама можна назваць зялёным падыходам да падрыхтоўкі штучнай драўніны, у якой можна выкарыстоўваць кампост з нанаматэрыялаў, такіх як цэлюлозныя нановолокна і аксід графена.

Цікава, што спраектаваная штучная драўніна дэманструе лепшую каразійную ўстойлівасць да вады і кіслаты ў параўнанні з натуральнай драўнінай, не мяркуючы зніжэння яе механічных уласцівасцяў. Гэта азначае, што штучнае дрэва можа супрацьстаяць экстрэмальным з'явам надвор'я і будзе палепшана забяспечваць абарону. Ён таксама паказвае лепшую цеплаізаляцыю і палепшаную ўстойлівасць да агню і не загараецца лёгка, як натуральнае дрэва, галоўным чынам таму, што рэзол з'яўляецца вогнеахоўным. Гэта можа быць дабром для такіх сектараў, як вытворчасць і будаўніцтва, асабліва жылыя дамы, якія загараюцца пры будаўніцтве з натуральнага дрэва. Матэрыял ідэальна падыходзіць для цяжкіх і цяжкіх умоў, так як ён значна палепшаны ў параўнанні з натуральным дрэвам. Ён унікальны ў параўнанні са стандартнымі інжынернымі матэрыяламі, такімі як ячэістая кераміка і аэрагелі, па трываласці і цеплаізаляцыйным уласцівасцям. Ён таксама больш эфектыўны, чым большасць кампазітаў з пластыка і дрэва, дзякуючы сваёй больш высокай трываласці. Інжынерная драўніна мае даволі шмат уласцівасцяў, якія робяць яе больш эфектыўнай.

Новая стратэгія, апісаная ў гэтым даследаванні, апублікаваным у Навука развіваецца забяспечвае новыя магчымасці для вырабу і стварэння разнастайнасці высокаэфектыўных біяміметычных інжынерных кампазітных матэрыялаў, якія будуць мець некаторыя істотныя перавагі ў параўнанні з іх традыцыйнымі аналагамі. Такія новыя матэрыялы могуць мець шырокае прымяненне ў многіх галінах.

***

{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}

Крыніца (я)

Чжы-Лонг Y і інш. 2018 Біяінспіраваныя палімерныя драўніны. Навука развіваецца. 4 (8).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223

***

Каманда SCIEU
Каманда SCIEUhttps://www.scientificeuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Значныя поспехі ў навуцы. Ўздзеянне на чалавецтва. Натхняюць розумы.

Падпішыцеся на нашу рассылку

Каб быць у курсе ўсіх апошніх навін, прапаноў і спецыяльных аб'яў.

Самыя папулярныя артыкулы

Новае ўяўленне аб забруджванні мора мікрапластыкам 

Аналіз дадзеных, атрыманых з узораў марской вады, сабраных...

Генітальны герпес дзівіць больш за 800 мільёнаў чалавек  

Нядаўняе даследаванне ацаніла частату захворвання герпесам...

Перарывістае галаданне можа зрабіць нас больш здаровымі

Даследаванне паказвае, што перыядычнае галаданне праз пэўныя прамежкі часу можа...
- Рэклама -
92,792Вентылятарыяк
47,294паслядоўнікіпрытрымлівацца
1,772паслядоўнікіпрытрымлівацца
30падпісчыкіпадпісвацца