कठोर लकड़ी के चाकू टेबल चाकू की तुलना में 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 जो 20 वीं शताब्दी में विस्फोट हुआ।
धातु और प्लास्टिक दोनों में ऐसे गुण होते हैं जो औद्योगिक और वाणिज्यिक उपयोग के लिए उपयुक्त होते हैं। धातुएं मजबूत, कठोर और आम तौर पर हवा, पानी, गर्मी और निरंतर तनाव के प्रति लचीली होती हैं। हालांकि, उन्हें अधिक संसाधनों की भी आवश्यकता होती है (जिसका अर्थ है अधिक महंगा) अपने उत्पादों का उत्पादन और परिशोधन करें। प्लास्टिक धातु के कुछ कार्य प्रदान करता है जबकि कम द्रव्यमान की आवश्यकता होती है और उत्पादन करने के लिए बहुत सस्ता 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 उपकरण एक नहीं हैं अच्छी बात है, और कोई भी प्लास्टिक के घर में नहीं रहना चाहता। इसके अतिरिक्त, इन्हें 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 ढांचे पर बने होते हैं। समस्या यह है कि प्राकृतिक लकड़ी बहुत नरम होती है और ज्यादातर समय प्लास्टिक और धातु को बदलने के लिए पानी से आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती है। एक हालिया पेपर जर्नल मैटर में प्रकाशित एक कठोर लकड़ी सामग्री के निर्माण का पता लगाता है जो इन सीमाओं को पार करती है। यह शोध लकड़ी के चाकू और कीलों के निर्माण में परिणत हुआ। लकड़ी का चाकू कितना अच्छा है और क्या आप इसे निकट भविष्य में उपयोग करेंगे?
लकड़ी की रेशेदार संरचना में लगभग 50% सेलूलोज़ होता है, जो सैद्धांतिक रूप से अच्छी ताकत गुणों वाला एक प्राकृतिक बहुलक है। लकड़ी की संरचना का शेष आधा हिस्सा मुख्य रूप से लिग्निन और हेमिकेलुलोज है। जबकि सेलूलोज़ लंबे, कठोर फाइबर बनाता है जो लकड़ी को उसकी प्राकृतिक रीढ़ प्रदान करता है ताकत, हेमिकेल्यूलोज की सुसंगत संरचना कम होती है और इस प्रकार लकड़ी की ताकत में कोई योगदान नहीं होता है। लिग्निन सेल्यूलोज फाइबर के बीच रिक्त स्थान को भरता है और जीवित लकड़ी के लिए उपयोगी कार्य करता है। लेकिन मनुष्यों के लिए लकड़ी को संकुचित करने और उसके सेल्यूलोज फाइबर को एक साथ अधिक मजबूती से बांधने के उद्देश्य से, लिग्निन बन गया एक बाधा.
इस अध्ययन में, प्राकृतिक लकड़ी को चार चरणों में कठोर लकड़ी (HW) में बनाया गया था। सबसे पहले, हेमिकेलुलोज और लिग्निन को हटाने के लिए लकड़ी को सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम सल्फेट में उबाला जाता है। इस रासायनिक उपचार के बाद, दबाने से लकड़ी सघन हो जाती है इसे कमरे के तापमान पर कई घंटों तक प्रेस में रखा जाता है। यह लकड़ी में प्राकृतिक अंतराल या छिद्रों को कम करता है और आसन्न सेलूलोज़ फाइबर के बीच रासायनिक बंधन को बढ़ाता है। इसके बाद, लकड़ी को कुछ और के लिए 105° C (221° F) पर दबाव डाला जाता है। घनत्व को पूरा करने के लिए घंटों तक, और फिर सुखाया जाता है। अंत में, तैयार उत्पाद को जलरोधी बनाने के लिए लकड़ी को 48 घंटों के लिए खनिज तेल में डुबोया जाता है।
एक संरचनात्मक सामग्री की एक यांत्रिक संपत्ति इंडेंटेशन कठोरता है, जो बल द्वारा निचोड़ने पर विरूपण का विरोध करने की क्षमता का एक उपाय है। हीरा स्टील से अधिक कठोर, सोने से अधिक कठोर, लकड़ी से अधिक कठोर और पैकिंग फोम से अधिक कठोर होता है। कई इंजीनियरिंग के बीच कठोरता निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले परीक्षण, जैसे कि जेमोलॉजी में उपयोग की जाने वाली मोह्स कठोरता, ब्रिनेल परीक्षण उनमें से एक है। इसकी अवधारणा सरल है: एक कठोर धातु की बॉल बेयरिंग को एक निश्चित बल के साथ परीक्षण सतह में दबाया जाता है। गोलाकार के व्यास को मापें गेंद द्वारा बनाया गया इंडेंटेशन। ब्रिनेल कठोरता मान की गणना गणितीय सूत्र का उपयोग करके की जाती है; मोटे तौर पर कहें तो, गेंद जितने बड़े छेद में गिरेगी, सामग्री उतनी ही नरम होगी। इस परीक्षण में, HW प्राकृतिक लकड़ी की तुलना में 23 गुना अधिक कठोर है।
अधिकांश अनुपचारित प्राकृतिक लकड़ी पानी को सोख लेगी। यह लकड़ी का विस्तार कर सकती है और अंततः इसके संरचनात्मक गुणों को नष्ट कर सकती 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 होगी, पानी की बूंदें उतनी ही अधिक गोलाकार हो जाएंगी। दूसरी ओर, एक हाइड्रोफिलिक ("जल-प्रेमी") सतह, बूंदों को सपाट (और बाद में) फैलाती है पानी को अधिक आसानी से अवशोषित करता है)। इसलिए, खनिज भिगोने से न केवल एचडब्ल्यू की हाइड्रोफोबिसिटी में काफी वृद्धि होती है, बल्कि लकड़ी को नमी को अवशोषित करने से भी रोकता है।
कुछ इंजीनियरिंग परीक्षणों में, HW चाकू ने धातु के चाकू की तुलना में थोड़ा बेहतर प्रदर्शन किया। लेखकों का दावा है कि HW चाकू व्यावसायिक रूप से उपलब्ध चाकू से लगभग तीन गुना तेज है। हालाँकि, इस दिलचस्प परिणाम में एक चेतावनी है। शोधकर्ता टेबल चाकू की तुलना कर रहे हैं, या जिसे हम बटर चाकू कह सकते हैं। ये विशेष रूप से तेज़ नहीं होते हैं। लेखक अपने चाकू से स्टेक काटते हुए एक वीडियो दिखाते हैं, लेकिन एक काफी मजबूत वयस्क शायद उसी स्टेक को धातु के कांटे के कुंद हिस्से से काट सकता है, और एक स्टेक चाकू बहुत बेहतर काम करेगा।
कीलों के बारे में क्या? एक एकल एचडब्ल्यू कील को स्पष्ट रूप से तीन तख्तों के ढेर में आसानी से ठोका जा सकता है, हालांकि यह उतना विस्तृत नहीं है क्योंकि यह लोहे की कीलों की तुलना में अपेक्षाकृत आसान है। फिर लकड़ी की खूंटियां तख्तों को एक साथ पकड़ सकती हैं, फाड़ने वाले बल का विरोध कर सकती हैं उन्हें अलग कर दिया, लोहे की खूंटियों के समान कठोरता के साथ। हालांकि, उनके परीक्षणों में, दोनों ही मामलों में बोर्ड किसी भी कील के विफल होने से पहले ही विफल हो गए, इसलिए मजबूत कीलें उजागर नहीं हुईं।
क्या एचडब्ल्यू नाखून अन्य तरीकों से बेहतर हैं? लकड़ी की खूंटियां हल्की होती हैं, लेकिन संरचना का वजन मुख्य रूप से उन खूंटियों के द्रव्यमान से संचालित नहीं होता है जो इसे एक साथ रखते हैं। लकड़ी की खूंटियां जंग नहीं लगाएंगी। हालांकि, यह पानी के प्रति प्रतिरोधी नहीं होगी या बायोडिकंपोज.
इसमें कोई संदेह नहीं है कि लेखक ने लकड़ी को प्राकृतिक लकड़ी से अधिक मजबूत बनाने की एक प्रक्रिया विकसित की है। हालाँकि, किसी विशेष कार्य के लिए हार्डवेयर की उपयोगिता के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता है। क्या यह प्लास्टिक की तरह सस्ता और संसाधन-रहित हो सकता है? क्या यह मजबूत लकड़ी से प्रतिस्पर्धा कर सकता है , अधिक आकर्षक, असीम रूप से पुन: प्रयोज्य धातु की वस्तुएं? उनका शोध दिलचस्प सवाल उठाता है। चल रही इंजीनियरिंग (और अंततः बाजार) उनका उत्तर देगी।