शास्त्रज्ञांनी कृत्रिम रेजिनपासून कृत्रिम लाकूड बनवले आहे जे नैसर्गिक लाकडाची नक्कल करताना बहु-कार्यात्मक वापरासाठी सुधारित गुणधर्म प्रदर्शित करते
लाकूड एक आहे सेंद्रीय तंतुमय ऊतक झाडे, झुडुपे आणि झुडुपे मध्ये आढळतात. लाकूडला सर्वात उपयुक्त आणि कदाचित सर्वात बहुमुखी सामग्री म्हणून संबोधले जाऊ शकते ग्रह पृथ्वी. हे हजारो वर्षांपासून अनेक उद्देशांसाठी वापरले जात आहे आणि त्याची कमी घनता आणि उच्च सामर्थ्य यासाठी अत्यंत उल्लेखनीय आहे. लाकडाची अनोखी ॲनिसोट्रॉपिक सेल्युलर रचना (म्हणजे वेगवेगळ्या दिशांनी वेगवेगळे गुणधर्म) त्याला अद्भुत यांत्रिक गुणधर्म देते तसेच ते मजबूत, ताठ परंतु तरीही हलके आणि लवचिक बनवते. लाकडात उच्च संकुचित शक्ती आणि कमी तन्य शक्ती असते. लाकूड हे पर्यावरण आणि किफायतशीर, अतिशय मजबूत, टिकाऊ आणि दीर्घकाळ टिकणारे आहे आणि ते कागद बनवण्यापासून घरे बांधण्यापर्यंत काहीही बांधण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.
निसर्गाने आपल्याला लाकूड सारखी अद्भुत सामग्री आधीच दिली आहे. तरीही उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या बायोमिमेटिक अभियांत्रिकी साहित्याची रचना आणि विकास करण्याची प्रेरणा नेहमीच निसर्गाभोवती फिरत असते, जी निसर्गात आधीच सापडलेल्या बायोमटेरियलच्या आश्चर्यकारक गुणधर्मांची 'नक्कल' करू शकते. लाकडाचे वेगळेपण त्याच्या अॅनिसोट्रॉपिक सेल्युलर रचनेतून कमी घनता आणि उच्च शक्तीमुळे येते. अलिकडच्या काळात शास्त्रज्ञांनी या संकल्पनेचा विचार करून उच्च-शक्ती आणि हलकेपणा यासारख्या लाकडाचे गुणधर्म डुप्लिकेट करण्यासाठी साहित्य डिझाइन करण्याचा प्रयत्न केला आहे. तथापि, बहुतेक संशोधनामुळे असमाधानकारक परिणाम मिळाले आहेत कारण डिझाइन केलेल्या सामग्रीमध्ये एक किंवा दुसर्या दोषांचा सामना करावा लागला. अभियंत्यांसाठी बांधकाम करणे हे अजूनही मोठे आव्हान आहे कृत्रिम लाकूड सारखी सामग्री. हे उच्च प्रासंगिकतेचे आहे कारण नैसर्गिक लाकूड वाढण्यास अनेक दशके लागतात आणि नैसर्गिक लाकूड सारखी सामग्री बनवण्याचा विचार करताना वेळ आणि कार्यक्षमता हा एक मजबूत निकष आहे.
बायोइन्स्पायर्ड लाकूड
चीनच्या युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीच्या संशोधकांनी बायोइन्स्पायर्ड आर्टिफिशियल पॉलिमरिकच्या निर्मितीसाठी नवीन धोरण तयार केले आहे. लाकूड मोठ्या प्रमाणावर. या कृत्रिम सामग्रीमध्ये लाकडासारखी सेल्युलर मायक्रोस्ट्रक्चर आहे, मायक्रोस्ट्रक्चरमध्ये चांगली नियंत्रणक्षमता आहे आणि नैसर्गिक लाकडाच्या यांत्रिक गुणधर्मांशी साधर्म्य असलेले हलके वजन आणि उच्च सामर्थ्य यासारखे गुणधर्म प्रदर्शित करतात. संशोधकांचे म्हणणे आहे की ही नवीन सामग्री आजपर्यंत संशोधन केलेल्या इतर कोणत्याही इंजिनीयर्ड लाकडापेक्षा नैसर्गिक लाकडाइतकी मजबूत आहे.
निसर्गात आढळणाऱ्या लाकडामध्ये लिग्निन नावाचा नैसर्गिक पॉलिमर असतो जो लाकूड मजबूत बनवण्यासाठी जबाबदार असतो. लिग्निन उच्च शक्ती निर्माण करण्यासाठी सेल्युलोजच्या लहान स्फटिकांना जाळीसारख्या संरचनेत एकत्र बांधतो. संशोधकांनी समान गुणधर्म असलेल्या रेसोल नावाच्या सिंथेटिक पॉलिमरचा वापर करून लिग्निनची प्रतिकृती बनवण्याचा विचार केला. त्यांनी पारंपारिकरित्या उपलब्ध रेझोल (फेनोलिक राळ आणि मेलामाइन राळ) मध्ये यशस्वीरित्या रूपांतरित केले कृत्रिम लाकूड साहित्यासारखे. प्रथम पॉलिमर रिझोलच्या स्व-असेंब्ली गुणधर्मांचा वापर करून आणि नंतर थेमोक्युरिंग करून रूपांतरण साध्य केले गेले. सेल्फ-असेंबली साध्य करण्यासाठी, द्रव थर्मोस्टॅट रेजिन एकदिशात्मकपणे गोठवले गेले, नंतर 200 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानात बरे (क्रॉस-लिंक केलेले किंवा पॉलिमराइज्ड) केले गेले. तयार केलेले इंजिनीयर केलेले लाकूड नैसर्गिक लाकडाशी जवळीक साधणारी सेलसारखी रचना स्वीकारते. त्यानंतर, थर्मोक्युरिंग - रेझोलमध्ये तापमान-प्रेरित रासायनिक बदल (येथे, पॉलिमरायझेशन) असलेली प्रक्रिया - कृत्रिम पॉलिमरिक वूड्स तयार करण्यासाठी केली गेली. अशा सामग्रीचे छिद्र आकार आणि भिंतीची जाडी व्यक्तिचलितपणे नियंत्रित केली जाऊ शकते. इतकेच नाही तर रेझोल बनवणारे स्फटिक देखील लाकडाच्या प्रकारानुसार बदलले जाऊ शकतात. रिझोल एकत्र ठेवणारे क्रिस्टलाइट्स जोडून किंवा स्विच करून रंग देखील बदलला जाऊ शकतो. जेव्हा हे इंजिनीयर केलेले लाकूड संकुचित केले जाते तेव्हा ते त्याच्या नैसर्गिक भागाप्रमाणेच प्रतिकार दर्शवते. अभ्यासात वर्णन केलेल्या दृष्टीकोनाला कृत्रिम लाकूड तयार करण्यासाठी हिरवा दृष्टीकोन म्हणून देखील संबोधले जाऊ शकते ज्यामध्ये सेल्युलोज नॅनोफायबर्स आणि ग्राफीन ऑक्साईड सारख्या नॅनोमटेरियलचे कंपोस्ट वापरले जाऊ शकते.
विशेष म्हणजे, अभियांत्रिकी कृत्रिम लाकूड नैसर्गिक लाकडाच्या तुलनेत पाणी आणि आम्लाला उत्तम गंज प्रतिकार दाखवते आणि त्याच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये कोणतीही घट होत नाही. याचा अर्थ असा आहे की कृत्रिम लाकूड अत्यंत हवामानाच्या घटनांना प्रतिकार करू शकते आणि संरक्षण प्रदान करण्यासाठी सुधारले जाईल. हे चांगले थर्मल इन्सुलेशन आणि आगीचा सुधारित प्रतिकार देखील दर्शविते आणि नैसर्गिक लाकडाप्रमाणे सहजपणे आग पकडू शकत नाही कारण मुख्यतः रेझोल अग्निरोधक आहे. उत्पादन आणि बांधकाम यांसारख्या क्षेत्रांसाठी हे वरदान ठरू शकते, विशेषतः निवासी इमारती ज्या नैसर्गिक लाकडाचा वापर करून बांधल्या जातात तेव्हा आग लागतात. नैसर्गिक लाकडाशी तुलना करता ती खूपच वाढलेली असल्याने कठीण आणि कठोर वातावरणासाठी सामग्री आदर्शपणे उपयुक्त आहे. सामर्थ्य आणि थर्मल इन्सुलेशन गुणधर्मांच्या संदर्भात सेल्युलर सिरॅमिक्स आणि एरोजेल्स सारख्या मानक अभियांत्रिकी सामग्रीशी तुलना केल्यास ते अद्वितीय आहे. हे त्याच्या उच्च सामर्थ्यामुळे बहुतेक प्लास्टिक-लाकूड संमिश्रांपेक्षा अधिक प्रभावी आहे. इंजिनियर केलेल्या लाकडात भरपूर गुणधर्म असतात जे ते अधिक कार्यक्षम बनवतात.
मध्ये प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासात वर्णन केलेली कादंबरी धोरण विज्ञान पदवी उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या बायोमिमेटिक अभियांत्रिकी संमिश्र सामग्रीची निर्मिती आणि अभियंता बनविण्याचे नवीन मार्ग प्रदान करते ज्याचा त्यांच्या पारंपारिक समकक्षांपेक्षा काही महत्त्वपूर्ण फायदा होईल. अशा कादंबरी साहित्याचा अनेक क्षेत्रात व्यापक उपयोग होऊ शकतो.
***
{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}
स्त्रोत
Zhi-Long Y at al. 2018 बायोइन्स्पायर्ड पॉलिमरिक वूड्स. विज्ञान पदवी. ५(१०).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223
***
