Druri dhe metali natyror kanë qenë materiale ndërtimi thelbësore për njerëzit për mijëra vjet. Polimerët sintetikë që ne i quajmë plastikë janë një shpikje e kohëve të fundit që shpërtheu në shekullin e 20-të.
Si metalet ashtu edhe plastikat kanë veti që janë të përshtatshme për përdorim industrial dhe komercial. Metalet janë të forta, të ngurta dhe në përgjithësi elastike ndaj ajrit, ujit, nxehtësisë dhe stresit të vazhdueshëm. Megjithatë, ato gjithashtu kërkojnë më shumë burime (që do të thotë më të shtrenjta) për të prodhuar dhe rafinuar produktet e tyre. Plastika ofron disa nga funksionet e metalit ndërsa kërkon më pak masë dhe është shumë e lirë për t'u prodhuar. Vetitë e tyre mund të personalizohen për pothuajse çdo përdorim. Megjithatë, plastikat e lira komerciale përbëjnë materiale strukturore të tmerrshme: pajisjet plastike nuk janë një gjë e mirë dhe askush nuk dëshiron të jetojë në një shtëpi plastike. Përveç kësaj, ato shpesh rafinohen nga lëndët djegëse fosile.
Në disa aplikime, druri natyror mund të konkurrojë me metalet dhe plastikat. Shumica e shtëpive familjare janë ndërtuar mbi korniza druri. Problemi është se druri natyror është shumë i butë dhe dëmtohet shumë lehtë nga uji për të zëvendësuar plastikën dhe metalin shumicën e kohës. Një punim i kohëve të fundit i botuar në revistën Matter shqyrton krijimin e një materiali druri të ngurtësuar që kapërcen këto kufizime. Ky hulumtim kulmoi në krijimin e thikave dhe gozhdëve prej druri. Sa e mirë është thika prej druri dhe a do ta përdorni atë së shpejti?
Struktura fibroze e drurit përbëhet nga afërsisht 50% celulozë, një polimer natyral me veti teorikisht të mira të fortësisë. Gjysma e mbetur e strukturës prej druri është kryesisht ligninë dhe hemicelulozë. Ndërsa celuloza formon fibra të gjata dhe të forta që i japin drurit shtyllën kurrizore të fortësisë së tij natyrore, hemiceluloza ka pak strukturë koherente dhe kështu nuk kontribuon aspak në fortësinë e drurit. Lignina mbush boshllëqet midis fibrave të celulozës dhe kryen detyra të dobishme për drurin e gjallë. Por për qëllimin e njerëzve për të ngjeshur drurin dhe për të lidhur fibrat e tij të celulozës më fort së bashku, lignina u bë një pengesë.
Në këtë studim, druri natyror u shndërrua në dru të ngurtësuar (HW) në katër hapa. Së pari, druri zihet në hidroksid natriumi dhe sulfat natriumi për të hequr një pjesë të hemicelulozës dhe ligninës. Pas këtij trajtimi kimik, druri bëhet më i dendur duke e shtypur në një presë për disa orë në temperaturën e dhomës. Kjo zvogëlon boshllëqet ose poret natyrore në dru dhe rrit lidhjen kimike midis fibrave ngjitur të celulozës. Më pas, druri ushtrohet presion në 105° C (221° F) për disa orë të tjera për të përfunduar dendësimin dhe më pas thahet. Së fundmi, druri zhytet në vaj mineral për 48 orë për ta bërë produktin përfundimtar të papërshkueshëm nga uji.
Një veti mekanike e një materiali strukturor është fortësia e indentacionit, e cila është një masë e aftësisë së tij për t'i rezistuar deformimit kur shtrydhet me forcë. Diamanti është më i fortë se çeliku, më i fortë se ari, më i fortë se druri dhe më i fortë se shkuma e paketimit. Ndër shumë testet inxhinierike të përdorura për të përcaktuar fortësinë, siç është fortësia Mohs e përdorur në gemologji, testi Brinell është një prej tyre. Koncepti i tij është i thjeshtë: një kushinetë me sfera metalike e fortë shtypet në sipërfaqen e provës me një forcë të caktuar. Matni diametrin e indentacionit rrethor të krijuar nga topi. Vlera e fortësisë Brinell llogaritet duke përdorur një formulë matematikore; përafërsisht, sa më e madhe të jetë vrima që godet topi, aq më i butë është materiali. Në këtë test, HW është 23 herë më i fortë se druri natyror.
Shumica e drurit natyror të patrajtuar do të thithë ujë. Kjo mund ta zgjerojë drurin dhe përfundimisht të shkatërrojë vetitë e tij strukturore. Autorët përdorën një zhytje dy-ditore në minerale për të rritur rezistencën ndaj ujit të drurit të drurit, duke e bërë atë më hidrofobik ("frikë nga uji"). Testi i hidrofobicitetit përfshin vendosjen e një pike uji në një sipërfaqe. Sa më hidrofobike të jetë sipërfaqja, aq më sferike bëhen pikat e ujit. Një sipërfaqe hidrofile ("që e do ujin"), nga ana tjetër, i shtrin pikat në një sipërfaqe (dhe më pas thith ujin më lehtë). Prandaj, zhytja në minerale jo vetëm që rrit ndjeshëm hidrofobicitetin e drurit të drurit, por gjithashtu parandalon që druri të thithë lagështi.
Në disa teste inxhinierike, thikat HW performuan pak më mirë se thikat metalike. Autorët pohojnë se thika HW është rreth tre herë më e mprehtë se një thikë e disponueshme në treg. Megjithatë, ka një paralajmërim për këtë rezultat interesant. Studiuesit po krahasojnë thikat e tavolinës, ose ato që ne mund t'i quajmë thika gjalpi. Këto nuk kanë për qëllim të jenë veçanërisht të mprehta. Autorët tregojnë një video të thikës së tyre duke prerë një biftek, por një i rritur mjaft i fortë ndoshta mund ta priste të njëjtin biftek me anën e zbehtë të një piruni metalik, dhe një thikë bifteku do të funksiononte shumë më mirë.
Po gozhdët? Një gozhdë e vetme HW me sa duket mund të ngulet lehtësisht në një pirg prej tre dërrasash, megjithëse jo aq e detajuar sa është relativisht e lehtë krahasuar me gozhdët e hekurt. Kunjat prej druri mund t'i mbajnë dërrasat së bashku, duke i rezistuar forcës që do t'i shqyente ato, me pothuajse të njëjtën fortësi si kunjat e hekurt. Megjithatë, në testet e tyre, dërrasat në të dyja rastet dështuan përpara se të dështonte njëra prej gozhdëve, kështu që gozhdët më të forta nuk u ekspozuan.
A janë gozhdët HW më të mirë në mënyra të tjera? Kunjat prej druri janë më të lehta, por pesha e strukturës nuk përcaktohet kryesisht nga masa e kunjave që e mbajnë atë së bashku. Kunjat prej druri nuk do të ndryshken. Megjithatë, ato nuk do të jenë të papërshkueshme nga uji ose biodekompozimi.
Nuk ka dyshim se autori ka zhvilluar një proces për ta bërë drurin më të fortë se druri natyror. Megjithatë, dobia e pajisjeve për çdo punë të veçantë kërkon studime të mëtejshme. A mund të jetë aq i lirë dhe pa burime sa plastika? A mund të konkurrojë me objekte metalike më të forta, më tërheqëse dhe pafundësisht të ripërdorshme? Hulumtimi i tyre ngre pyetje interesante. Inxhinieria e vazhdueshme (dhe në fund të fundit tregu) do t'u përgjigjet atyre.
Koha e postimit: 13 Prill 2022
