Bir grup Malzeme mühendisi ahşaptan lifleri ayrıştırmanın basit bir yolunu keşfetti ve daha güçlü bir hale getirmek için iç yapısını yoğunlaştırdılar.
Ahşabı iyileştiren yeni bir yöntem; görünüşte ‘sıradan’ bir organik materyal olan ahşabı süper güçlü bir maddeye dönüştürebiliriz.
Maryland Üniversitesi’nden mühendisler, işlenmiş ahşabı, doğal odundan 12 kat daha güçlü ve 10 kat daha sert hale getiren bir proje geliştirdi.
Araştırmacılar aynı zamanda birçok titanyum alaşımından daha güçlü olmasa da karşılaştırılabilir derecede olduğuna inanıyor ve önemli ölçüde daha ucuz olduğunu söylüyorlar.
UMD’nin mühendislik okulundan Liangbing Hu, proje ekibinin başında yer alarak araştırmanın Nature’nin en yeni baskısında yayınlanmasını sağladı.
Liangbing Hu aynı zamanda malzeme bilimi ve mühendisliği alanında doçent olarak görev yapıyor ve ayrıca Maryland Enerji Yenilik Enstitüsü’ne de üyedir.
Hu: “Bu çelik hatta titanyum alaşımlara karşı bir rakip olabilir, o kadar güçlü ve dayanıklı ki karbon fiber ile de karşılaştırılabilir derecede ancak çok daha ucuz” dedi.
Ama ne kadar zor dayanıklılık testi yapmak? Ahşabı test etmek için ekip sahte kurşunlar sıkarak nasıl tepki verdiğini gördü. Mermi doğal ahşabı deldi geçti, ancak işlenmiş ahşap mermiyi kırılmadan durdurmayı başardı.
Malzemede çok büyük miktarda kuvvet yaratmak için, araştırmacılar geleneksel olarak daha yumuşak polimerleri çıkararak lifleri sıkıştırdılar. Bununla birlikte, ekip ahşabın kimyasal bileşimini radikal bir biçimde dönüştürmeye çalışmak yerine nispeten daha basit yöntemler kullandı.
Bir sodyum hidroksit ve sodyum sülfit çözeltisi içinde meşe gibi farklı ahşap türlerini 7 saatten fazla kaynattılar. Bu çözüm, selülozda bozulmayı önledi, ancak ahşabın gözenekli yapısının ortaya çıkmasını sağladı. Ekip bu karışım odunu aldı ve bütün bir gün boyunca 100 santigrat derecede bastırarak bekletti. Ortaya çıkan ahşap tahta % 20 inceltilmiş ancak başlangıçtaki halinin üç katı daha yoğundu.
Bu çalışmadan önce yapılan benzer projelerde üretilen ahşaplar yalnızca 3–4 kat daha güçlendirilebildi fakat UMD çalışmasındaki ahşap orijinal ahşabın yaklaşık 12 kat daha güçlüdür.
“Hem güçlü hem de zor, ki bu genellikle doğada bulunmayan bir kombinasyon” dedi takımın eş lideri Teng Li ve Samuel P. Langley UMD’nin Clark Okulu’ndaki makine mühendisliği doçentidir kendisi. Onun ekibi ise, yoğun işlenmiş ahşabın mekanik özelliklerini ölçtü.
“Çelik kadar güçlü ancak altı kat daha hafif, kırılmaya karşı doğal ahşaptan 10 kat daha fazla dayanıklı ve daha bükülebilir, esnek ve kalıplanabilir.”
Hu, yeni malzemelerin geliştirilmesinden veya hatta pahalı, eski malzemelerin yeniden tasarlanmasından çok daha ucuz olmasının yanı sıra, aynı zamanda çevre sağlığı açısından daha iyi bir potansiyele sahip olduğunun altını çizdi.
Hu, “Hızlı büyüyen ve daha çevre dostu, çam veya balsa gibi yumuşak ağaç türleri nispeten daha yavaş büyüyen ancak daha yoğun ormanların yerini alabilir” dedi.
Ekibin çalışması diğer malzeme mühendislerinden ulusal ve uluslararası ilgi topladı. Orlando Rojas, Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’nde profesördür. O da, ahşabın kendi mekanik performansını en üst düzeye çıkarma kabiliyetini “olağanüstü” olarak nitelendirdi.
“Bu, hidrojen bağlanması ile bu gibi polifenolik bileşiklerin yapışma özelliği arasındaki ince dengeyi ortaya koyuyor. Üstelik dikkat çekici olan esas şey, bu ahşap yoğunluğunun hem artan mukavemete hem de tokluğa neden olması, iki özelliğin genellikle birbirini dengelediği gerçeğidir. “ dedi Rojas.
Yorumlar (0) Yorum Yap