成千上万年来,人类一直在使用不同的技术来提高天然木的力量,但是在最近的一次突破性的研究,来自马里兰大学的研究人员公布了这一过程能使木材和钢铁一样硬。
研究:硬木材作为一种可再生替代钢铁和塑料。图片来源:tuasiwatn / Shutterstock.com
40至50%的木材是由纤维素。就其本身而言,这种天然材料strength-to-density比率大于许多人造材料,包括金属、聚合物、陶瓷。欧洲杯足球竞彩木头本身足以用作建筑材料,但木材加工增加纤维素比其他组件可以让它多,强大得多。
新的研究描述了一个两步的过程,把木头non-cellulose组件。研究人员说他们特别关注去除木质素,具有约束力的化合物。木质素被免职后,研究小组然后把热量和压力去除多余的水分。
马里兰的研究人员开始进程通过削减空间木成小块样品。样品被浸泡在一个解决方案的水,氢氧化钠和硫酸钠。这个解决方案填写木材样本的毛孔,使它们沉到拿着容器的底部。
样品被分为三个不同的组。每个样本在100摄氏度煮两个,四个或六个小时。样品被冲洗洗掉残留的化学物质。此时在这个过程中,木质素被撤木材样品,使它们摸起来柔软。
在第二阶段的过程中,木材样本被放置在热压机中,覆盖着纸巾,压缩为六个小时在室温20 MPa。样品被加热到100摄氏度去除水分。最后,木材样本放入食品级矿物油48小时来创建一个防水的外表。
团队进行分析比较不同批次的样品,都浸泡在化学浴为两个,四个或六个小时。研究人员发现,样品浸泡四小时表现好于样品浸泡两个或六个小时。
高分辨率显微镜下检查揭示了两步过程大大降低了气孔的数量,缺口,通道和缺陷在森林里。这些空间允许传输水的树,但他们也减少了木材的潜在力量。
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研究人员还研究了证明人为硬木材通过使用它的实用性餐刀。处理后,木材样本制作的一把刀,磨,浸泡在矿物油来创建一个防水的表面。这不仅外表涂层防止木刀吸收水,但它也有助于保持刀的锋利。
结果是可以用洗碗机清洗的餐刀,比一个标准的三倍多刀。研究小组显示它能够轻松地穿过一个煮熟的牛排。而木制餐具已经成为一个受欢迎的绿色替代钢或plasticware刀开发的团队比别的更可用,比未经处理的木材的23倍。
进一步证明,研究团队还创建了一个指甲从硬木材,然后捣碎成木块。研究人员指出,他们的指甲硬如钢铁,但耐生锈和扩大由于水分。
为什么开关硬木材?
这项研究的结果和两个应用程序显示硬木材可能是一个便宜,可持续的原料。塑料和钢铁原材料由于他们的力量已经非常受欢迎了。欧洲杯足球竞彩然而,每个材料品质问题。
数十亿每年塑料餐具使用和丢弃。回收努力这些用具都是零星的,他们不是轻易可回收的,因为它们的大小。这些小块的塑料花400多年分解在一个垃圾填埋场,根据研究团队。
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钢铁和其他合金比塑料和回收再利用。然而,这些材料包括昂贵的能源密欧洲杯足球竞彩集型的生产过程。例如,钢铁生产需要加热过程的温度大概在1000度左右。陶瓷刀和盘子还需要极端,能源密集型的热量。
等待更多的分析,研究中描述的过程似乎是更加节能。它需要一个远低于100摄氏度的高温。此外,产品远比塑料更环保。此外,研究小组说,化学浴批次的有可能被重用。
资源和进一步阅读
细胞出版社。研究人员使硬化的木刀,切开牛排。EurkAlert。(在线)可以在:https://www.eurekalert.org/news-releases/931555
陈,b . et al .硬木材作为一种可再生替代钢铁和塑料。的事。(在线)可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2590238521004653
西姆斯,d .研究人员声称木材比钢更严格。Techspot。(在线)可以在:https://www.techspot.com/news/91982-researchers-claim-make-wood-tougher-than-steel.html
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