कठोर लकड़ी के चाकू टेबल चाकू से तीन गुना अधिक तेज होते हैं

प्राकृतिक लकड़ी और धातु हजारों वर्षों से मनुष्यों के लिए आवश्यक निर्माण सामग्री रहे हैं। सिंथेटिक पॉलिमर, जिसे हम प्लास्टिक कहते हैं, एक हालिया आविष्कार है, जिसका प्रचलन 20वीं सदी में हुआ।
धातु और प्लास्टिक दोनों में ऐसे गुण होते हैं जो औद्योगिक और व्यावसायिक उपयोग के लिए उपयुक्त होते हैं। धातुएं मजबूत, कठोर और आमतौर पर हवा, पानी, गर्मी और निरंतर तनाव के प्रति लचीली होती हैं। हालांकि, उन्हें अपने उत्पादों का उत्पादन और परिशोधन करने के लिए अधिक संसाधनों (जिसका अर्थ है अधिक महंगा) की भी आवश्यकता होती है। प्लास्टिक धातु के कुछ कार्य प्रदान करता है, जबकि कम द्रव्यमान की आवश्यकता होती है और इसका उत्पादन बहुत सस्ता होता है। उनके गुणों को लगभग किसी भी उपयोग के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। हालांकि, सस्ते वाणिज्यिक प्लास्टिक भयानक संरचनात्मक सामग्री बनाते हैं: प्लास्टिक के उपकरण अच्छी चीज नहीं हैं, और कोई भी प्लास्टिक के घर में नहीं रहना चाहता। इसके अतिरिक्त, उन्हें अक्सर जीवाश्म ईंधन से परिष्कृत किया जाता है।
कुछ अनुप्रयोगों में, प्राकृतिक लकड़ी धातुओं और प्लास्टिक के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है। अधिकांश पारिवारिक घर लकड़ी के फ्रेम पर बनाए जाते हैं। समस्या यह है कि प्राकृतिक लकड़ी बहुत नरम होती है और पानी से बहुत आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती है, इसलिए अधिकांश समय प्लास्टिक और धातु का स्थान नहीं ले पाती है। जर्नल मैटर में प्रकाशित एक हालिया शोधपत्र में एक ऐसी कठोर लकड़ी सामग्री के निर्माण की खोज की गई है जो इन सीमाओं पर विजय प्राप्त कर सके। इस शोध का समापन लकड़ी के चाकू और कीलों के निर्माण में हुआ। लकड़ी का चाकू कितना अच्छा है और क्या आप इसे निकट भविष्य में उपयोग करेंगे?
लकड़ी की रेशेदार संरचना में लगभग 50% सेल्यूलोज होता है, जो सैद्धांतिक रूप से अच्छी मजबूती वाले गुणों वाला एक प्राकृतिक बहुलक है। लकड़ी की संरचना का शेष आधा हिस्सा मुख्य रूप से लिग्निन और हेमीसेल्यूलोज से बना होता है। जबकि सेल्यूलोज लंबे, सख्त रेशों का निर्माण करता है जो लकड़ी को उसकी प्राकृतिक मजबूती प्रदान करते हैं, हेमीसेल्यूलोज की सुसंगत संरचना कम होती है और इस प्रकार यह लकड़ी की मजबूती में कोई योगदान नहीं देता है। लिग्निन सेल्यूलोज रेशों के बीच के रिक्त स्थान को भरता है और जीवित लकड़ी के लिए उपयोगी कार्य करता है। लेकिन लकड़ी को सघन बनाने और उसके सेल्यूलोज रेशों को एक साथ अधिक मजबूती से बांधने के मानव के उद्देश्य में लिग्निन एक बाधा बन गया।
इस अध्ययन में, प्राकृतिक लकड़ी को चार चरणों में कठोर लकड़ी (HW) में बनाया गया था। सबसे पहले, लकड़ी को सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम सल्फेट में उबाला जाता है ताकि कुछ हेमीसेल्यूलोज और लिग्निन को हटाया जा सके। इस रासायनिक उपचार के बाद, लकड़ी को कमरे के तापमान पर कई घंटों तक प्रेस में दबाकर सघन बनाया जाता है। यह लकड़ी में प्राकृतिक अंतराल या छिद्रों को कम करता है और आसन्न सेल्यूलोज फाइबर के बीच रासायनिक संबंध को बढ़ाता है। इसके बाद, लकड़ी को पूर्ण सघनता के लिए कुछ और घंटों के लिए 105 ° C (221 ° F) पर दबाया जाता है और फिर सुखाया जाता है। अंत में, तैयार उत्पाद को जलरोधी बनाने के लिए लकड़ी को 48 घंटे के लिए खनिज तेल में डुबोया जाता है।
संरचनात्मक सामग्री का एक यांत्रिक गुण इंडेंटेशन कठोरता है, जो बल द्वारा निचोड़े जाने पर विरूपण का विरोध करने की इसकी क्षमता का एक माप है। हीरा स्टील से अधिक कठोर, सोने से अधिक कठोर, लकड़ी से अधिक कठोर और पैकिंग फोम से अधिक कठोर होता है। कठोरता का निर्धारण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कई इंजीनियरिंग परीक्षणों में से, जैसे कि रत्न विज्ञान में उपयोग की जाने वाली मोह कठोरता, ब्रिनेल परीक्षण उनमें से एक है। इसकी अवधारणा सरल है: एक कठोर धातु बॉल बेयरिंग को एक निश्चित बल के साथ परीक्षण सतह पर दबाया जाता है। गेंद द्वारा बनाए गए गोलाकार इंडेंटेशन के व्यास को मापें। ब्रिनेल कठोरता मूल्य की गणना गणितीय सूत्र का उपयोग करके की जाती है; मोटे तौर पर, गेंद जितना बड़ा छेद करती है, सामग्री उतनी ही नरम होती है।
अधिकांश अनुपचारित प्राकृतिक लकड़ी पानी को अवशोषित कर लेती है। यह लकड़ी का विस्तार कर सकता है और अंततः इसके संरचनात्मक गुणों को नष्ट कर सकता है। लेखकों ने एचडब्ल्यू के जल प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए दो-दिवसीय खनिज सोख का उपयोग किया, जिससे यह अधिक हाइड्रोफोबिक ("पानी से डरता है") बन गया। हाइड्रोफोबिसिटी परीक्षण में सतह पर पानी की एक बूंद डालना शामिल है। सतह जितनी अधिक हाइड्रोफोबिक होती है, पानी की बूंदें उतनी ही अधिक गोलाकार हो जाती हैं। दूसरी ओर, एक हाइड्रोफिलिक ("पानी से प्यार करने वाली") सतह बूंदों को समतल कर देती है (और बाद में पानी को अधिक आसानी से अवशोषित कर लेती है)। इसलिए, खनिज भिगोने से न केवल एचडब्ल्यू की हाइड्रोफोबिसिटी में काफी वृद्धि होती है, बल्कि लकड़ी को नमी को अवशोषित करने से भी रोका जाता है।
कुछ इंजीनियरिंग परीक्षणों में, एचडब्ल्यू चाकू ने धातु के चाकू की तुलना में थोड़ा बेहतर प्रदर्शन किया। लेखकों का दावा है कि एचडब्ल्यू चाकू व्यावसायिक रूप से उपलब्ध चाकू की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक तेज है। हालांकि, इस दिलचस्प परिणाम में एक चेतावनी है। शोधकर्ता टेबल चाकू की तुलना कर रहे हैं, या जिसे हम मक्खन चाकू कह सकते हैं। ये विशेष रूप से तेज नहीं हैं। लेखक अपने चाकू से स्टेक काटते हुए एक वीडियो दिखाते हैं, लेकिन एक उचित रूप से मजबूत वयस्क संभवतः धातु के कांटे के कुंद पक्ष के साथ उसी स्टेक को काट सकता है, और एक स्टेक चाकू बहुत बेहतर काम करेगा।
कीलों के बारे में क्या? एक एकल एचडब्ल्यू कील को तीन तख्तों के ढेर में आसानी से ठोका जा सकता है, हालांकि लोहे की कीलों की तुलना में यह अपेक्षाकृत आसान है, लेकिन यह उतना विस्तृत नहीं है। लकड़ी के खूंटे तख्तों को एक साथ पकड़ सकते हैं, उस बल का प्रतिरोध कर सकते हैं जो उन्हें अलग कर देगा, लोहे के खूंटों के समान ही मजबूती के साथ। हालांकि, उनके परीक्षणों में, दोनों मामलों में बोर्ड किसी भी कील के विफल होने से पहले विफल हो गए, इसलिए मजबूत कीलें उजागर नहीं हुईं।
क्या एचडब्ल्यू कीलें अन्य तरीकों से बेहतर हैं? लकड़ी के खूंटे हल्के होते हैं, लेकिन संरचना का वजन मुख्य रूप से इसे एक साथ रखने वाले खूंटों के द्रव्यमान से संचालित नहीं होता है। लकड़ी के खूंटे जंग नहीं करेंगे। हालांकि, यह पानी या बायोडिकंपोज के लिए अभेद्य नहीं होगा।
इसमें कोई संदेह नहीं है कि लेखक ने लकड़ी को प्राकृतिक लकड़ी से भी अधिक मजबूत बनाने की प्रक्रिया विकसित की है। हालाँकि, किसी विशेष कार्य के लिए हार्डवेयर की उपयोगिता पर और अधिक अध्ययन की आवश्यकता है। क्या यह प्लास्टिक जितना सस्ता और संसाधन-रहित हो सकता है? क्या यह अधिक मजबूत, अधिक आकर्षक, असीमित रूप से पुन: प्रयोज्य धातु की वस्तुओं के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है? उनका शोध दिलचस्प प्रश्न उठाता है। वर्तमान इंजीनियरिंग (और अंततः बाजार) ही इनका उत्तर देगा।