Чӯб ва металли табиӣ дар тӯли ҳазорсолаҳо масолеҳи сохтмонии муҳими инсон буданд. Полимерҳои синтетикӣ, ки мо онҳоро пластик меномем, ихтирои наве мебошанд, ки дар асри 20 хеле пешрафта буд.
Ҳам металлҳо ва ҳам пластикҳо хосиятҳое доранд, ки барои истифодаи саноатӣ ва тиҷоратӣ мувофиқанд. Металлҳо қавӣ, сахт ва умуман ба ҳаво, об, гармӣ ва фишори доимӣ тобовар мебошанд. Аммо, онҳо инчунин барои истеҳсол ва такмил додани маҳсулоти худ ба захираҳои бештар (ки маънои гаронтарро дорад) ниёз доранд. Пластик баъзе аз вазифаҳои металлро таъмин мекунад ва дар айни замон массаи камтарро талаб мекунад ва истеҳсолаш хеле арзон аст. Хусусиятҳои онҳоро қариб барои ҳама гуна истифода танзим кардан мумкин аст. Аммо, пластикҳои арзони тиҷоратӣ маводҳои сохтории даҳшатнокро истеҳсол мекунанд: дастгоҳҳои пластикӣ чизи хуб нестанд ва ҳеҷ кас намехоҳад дар хонаи пластикӣ зиндагӣ кунад. Илова бар ин, онҳо аксар вақт аз сӯзишвории истихроҷшаванда тоза карда мешаванд.
Дар баъзе мавридҳо, чӯби табиӣ метавонад бо металлҳо ва пластикҳо рақобат кунад. Аксари хонаҳои оилавӣ аз рӯи чаҳорчӯбаҳои чӯбӣ сохта шудаанд. Мушкилот дар он аст, ки чӯби табиӣ хеле нарм аст ва аз об хеле осеб мебинад, ки аксар вақт пластик ва металлро иваз карда наметавонад. Мақолае, ки ба наздикӣ дар маҷаллаи Matter нашр шудааст, эҷоди маводи чӯби сахтшударо, ки ин маҳдудиятҳоро бартараф мекунад, меомӯзад. Ин таҳқиқот бо эҷоди кордҳо ва мехҳои чӯбӣ анҷом ёфт. Корди чӯбӣ то чӣ андоза хуб аст ва оё шумо онро ба зудӣ истифода мебаред?
Сохтори нахдори чӯб тақрибан 50% селлюлоза, як полимери табиӣ бо хосиятҳои хуби мустаҳкамӣ иборат аст. Нисфи боқимондаи сохтори чӯбӣ асосан лигнин ва гемиселлюлоза мебошанд. Дар ҳоле ки селлюлоза нахҳои дароз ва сахтро ташкил медиҳад, ки ба чӯб пояи мустаҳкамии табиии онро таъмин мекунанд, гемиселлюлоза сохтори ками ҳамоҳанг дорад ва аз ин рӯ, ба мустаҳкамии чӯб ҳеҷ мусоидат намекунад. Лигнин холигоҳҳои байни нахҳои селлюлозаро пур мекунад ва вазифаҳои муфидро барои чӯби зинда иҷро мекунад. Аммо барои мақсади одамон барои фишурдани чӯб ва мустаҳкамтар пайваст кардани нахҳои селлюлозаи он ба ҳам, лигнин монеа шуд.
Дар ин таҳқиқот, чӯби табиӣ дар чор марҳила ба чӯби сахт (HW) табдил дода шуд. Аввалан, чӯб дар гидроксиди натрий ва сулфати натрий ҷӯшонида мешавад, то қисме аз гемиселлюлоза ва лигнинро тоза кунад. Пас аз ин коркарди кимиёвӣ, чӯб бо пахш кардани он дар пресс барои чанд соат дар ҳарорати хонагӣ зичтар мешавад. Ин фосилаҳо ё сӯрохиҳои табииро дар чӯб кам мекунад ва пайванди кимиёвии байни нахҳои селлюлозаи ҳамшафатро тақвият медиҳад. Сипас, чӯб барои чанд соати дигар дар 105°C (221°F) фишор дода мешавад, то зичшавӣ ба анҷом расад ва сипас хушк карда шавад. Дар ниҳоят, чӯб барои 48 соат дар равғани минералӣ ғӯтонида мешавад, то маҳсулоти тайёр обногузар бошад.
Як хосияти механикии маводи сохторӣ сахтии дарунравӣ аст, ки ченаки қобилияти он барои муқовимат ба деформатсия ҳангоми фишор бо қувва мебошад. Алмос аз пӯлод, аз тилло, аз чӯб ва аз кафки бастабандӣ сахттар аст. Дар байни бисёр санҷишҳои муҳандисӣ, ки барои муайян кардани сахтӣ истифода мешаванд, ба монанди сахтии Моҳс, ки дар гемология истифода мешавад, санҷиши Бринелл яке аз онҳост. Консепсияи он содда аст: подшипники тӯбии металлии сахт бо қувваи муайян ба сатҳи озмоишӣ пахш карда мешавад. Диаметри чуқурии даврашакли аз ҷониби тӯб эҷодшударо чен кунед. Арзиши сахтии Бринелл бо истифода аз формулаи математикӣ ҳисоб карда мешавад; тақрибан гӯем, ҳар қадар сӯрохие, ки тӯб ба он мезанад, мавод нармтар аст. Дар ин санҷиш, HW 23 маротиба аз чӯби табиӣ сахттар аст.
Аксари чӯбҳои табиии коркарднашуда обро ҷаббида мегиранд. Ин метавонад чӯбро васеъ кунад ва дар ниҳоят хосиятҳои сохтории онро вайрон кунад. Муаллифон барои баланд бардоштани муқовимати обии чӯб аз тар кардани минералии дурӯза истифода бурданд, ки онро гидрофобӣ ("аз об метарсанд") мегардонд. Санҷиши гидрофобӣ гузоштани як қатра обро дар сатҳ дар бар мегирад. Ҳар қадар сатҳ гидрофобӣ бошад, қатраҳои об ҳамон қадар курашаклтар мешаванд. Аз тарафи дигар, сатҳи гидрофилӣ ("обдӯстдор") қатраҳоро ҳамвор паҳн мекунад (ва баъдан обро осонтар ҷаббида мегирад). Аз ин рӯ, тар кардани минералӣ на танҳо гидрофобии чӯбро ба таври назаррас зиёд мекунад, балки инчунин монеъ мешавад, ки намӣ аз ҷониби чӯб ҷаббида шавад.
Дар баъзе озмоишҳои муҳандисӣ, кордҳои HW нисбат ба кордҳои металлӣ каме беҳтар кор карданд. Муаллифон иддао доранд, ки корди HW тақрибан се маротиба аз корди дастраси тиҷоратӣ тезтар аст. Аммо, дар ин натиҷаи ҷолиб як шарт вуҷуд дорад. Муҳаққиқон кордҳои мизӣ ё он чизеро, ки мо метавонем кордҳои равғанӣ номем, муқоиса мекунанд. Инҳо набояд хеле тез бошанд. Муаллифон видеои корди худро нишон медиҳанд, ки стейкро бурида истодааст, аммо як калонсоли нисбатан қавӣ эҳтимолан метавонад ҳамон стейкро бо тарафи кунди чангаки металлӣ бурад ва корди стейк хеле беҳтар кор мекунад.
Дар бораи мехҳо чӣ гуфтан мумкин аст? Як мехи баландсифатро ба осонӣ метавон ба як қатор се тахта зад, гарчанде ки он қадар муфассал нест, зеро он дар муқоиса бо мехҳои оҳанин осон аст. Сипас мехҳои чӯбӣ метавонанд тахтаҳоро якҷоя нигоҳ доранд ва ба қуввае, ки онҳоро аз ҳам ҷудо мекунад, бо ҳамон сахтии мехҳои оҳанин муқовимат кунанд. Аммо, дар озмоишҳои онҳо тахтаҳо дар ҳарду ҳолат пеш аз он ки яке аз мехҳо вайрон шавад, вайрон шуданд, аз ин рӯ мехҳои қавитар фош нашуданд.
Оё мехҳои баландсифат аз дигар ҷиҳатҳо беҳтаранд? Мехҳои чӯбӣ сабуктаранд, аммо вазни сохтор асосан аз массаи мехҳое, ки онро якҷоя нигоҳ медоранд, вобаста нест. Мехҳои чӯбӣ занг намезананд. Аммо, он ба об ё биотаҷзия тобовар нахоҳад буд.
Шакке нест, ки муаллиф равандеро барои мустаҳкам кардани чӯб нисбат ба чӯби табиӣ таҳия кардааст. Аммо, фоиданокии сахтафзор барои ҳар як кори мушаххас омӯзиши бештарро талаб мекунад. Оё он метавонад мисли пластик арзон ва каммаъно бошад? Оё он метавонад бо ашёи металлии қавитар, ҷолибтар ва беохир такроран истифодашаванда рақобат кунад? Таҳқиқоти онҳо саволҳои ҷолибро ба миён меорад. Муҳандисии доимӣ (ва дар ниҳоят бозор) ба онҳо ҷавоб хоҳад дод.
Вақти нашр: 13 апрели соли 2022
