Shkencëtarët kanë fabrikuar dru artificial nga rrëshira sintetike, të cilat duke imituar drurin natyror shfaqin veti të përmirësuara për përdorim shumëfunksional.
Druri është një organik ind fijor që gjendet në pemë, shkurre dhe shkurre. Druri mund të quhet si materiali më i dobishëm dhe ndoshta më i gjithanshëm planet Toka. Është përdorur për mijëra vjet për qëllime të shumta dhe dallohet shumë për densitetin e tij të ulët dhe forcën e lartë. Struktura unike qelizore anizotropike (dmth veti të ndryshme në drejtime të ndryshme) e drurit i jep atij veti të mahnitshme mekanike si dhe duke e bërë atë të fortë, të ngurtë por ende të lehtë dhe fleksibël. Druri ka rezistencë të lartë në shtypje dhe rezistencë të ulët në tërheqje. Druri është miqësor ndaj mjedisit dhe kostos, super i fortë, i qëndrueshëm dhe afatgjatë dhe mund të përdoret për të ndërtuar gjithçka, nga bërja e letrës deri te ndërtimi i shtëpive.
Natyra tashmë na ka ofruar materiale të mahnitshme si druri. Megjithatë, ka gjithmonë një frymëzim që rrotullohet rreth natyrës që ne të dizajnojmë dhe zhvillojmë materiale inxhinierike biomimetike me performancë të lartë, të cilat mund të 'imitojnë' vetitë e mahnitshme të biomaterialeve të gjetura tashmë në natyrë. Veçantia e drurit vjen nga struktura e tij qelizore anizotropike së bashku me densitetin e ulët dhe forcën e lartë. Në të kaluarën e afërt, shkencëtarët janë përpjekur të projektojnë materiale duke marrë parasysh këtë koncept në një përpjekje për të dyfishuar vetitë e drurit si forca e lartë dhe pesha e lehtë. Megjithatë, shumica e hulumtimeve kanë çuar në rezultate të pakënaqshme pasi materialet e projektuara vuanin nga njëra ose tjetra e metë. Ende mbetet një sfidë thelbësore për inxhinierët për të ndërtuar artificial materiale të ngjashme me dru. Kjo është me rëndësi të madhe sepse duhen dekada për të rritur dru natyral dhe koha dhe efikasiteti janë një kriter i fortë kur kërkon të bësh një material të ngjashëm me drurin natyror.
Dru me frymëzim biologjik
Studiuesit nga Universiteti i Shkencës dhe Teknologjisë të Kinës kanë hartuar një strategji të re për fabrikimin e polimerit artificial të frymëzuar nga bio. dru në shkallë të gjerë. Ky material artificial ka mikrostrukturë qelizore të ngjashme me drurin, kontrollueshmëri të mirë në mikrostruktura dhe do të demonstronte veti si peshë e lehtë dhe forcë të lartë analoge me vetitë mekanike të drurit natyror. Studiuesit thonë se ky material i ri është po aq i fortë sa druri natyror, ndryshe nga çdo dru tjetër i inxhinieruar i hulumtuar deri më sot.
Druri që gjendet në natyrë përmban një polimer natyral të quajtur lignin, i cili është përgjegjës për forcimin e drurit. Linjina lidh kristalitët e vegjël të celulozës së bashku në një strukturë të ngjashme me rrjetën për të krijuar forcë të lartë. Studiuesit menduan të riprodhonin linjinën duke përdorur një polimer sintetik të quajtur resol i cili ka veti të ngjashme. Ata konvertuan me sukses rezolat tradicionalisht të disponueshme (rrëshirë fenolike dhe rrëshirë melamine) në druri artificial si material. Konvertimi u arrit duke shfrytëzuar fillimisht vetitë e vetë-montimit të rezolës polimer dhe më pas duke iu nënshtruar mokurifikimit. Për arritjen e vetë-montimit, rrëshirat e termostatit të lëngshëm u ngrinë në mënyrë të njëanshme, më pas u kuruan (të lidhura ose polimerizuan) në temperatura jo më shumë se 200 gradë Celsius. Druri i prodhuar me inxhinieri adopton një strukturë qelizore që ngjan shumë me atë të drurit natyror. Më pas, termokurimi - një proces që konsiston në ndryshimin kimik të shkaktuar nga temperatura (këtu, polimerizimi) në resol - u krye për të prodhuar drurë artificialë polimerikë. Madhësia e poreve dhe trashësia e murit të një materiali të tillë mund të kontrollohen me dorë. Jo vetëm kaq, kristalitet që prodhon resol mund të ndryshohen gjithashtu në bazë të kërkesës së llojit të drurit. Ngjyra gjithashtu mund të ndryshohet duke shtuar ose ndërruar kristalitët që mbajnë resolin së bashku. Kur ky dru i projektuar është i ngjeshur, ai shfaq rezistencë të ngjashme me homologun e tij natyror. Qasja e përshkruar në studim mund të cilësohet gjithashtu si një qasje e gjelbër për të përgatitur drurë artificialë ku mund të përdoret kompost i nanomaterialeve si nanofibrat celuloze dhe oksidi i grafenit.
Është interesante se druri artificial i projektuar shfaq rezistencë më të mirë ndaj korrozionit ndaj ujit dhe acidit në krahasim me drurin natyror, duke supozuar se nuk ka rënie në vetitë e tij mekanike. Kjo do të thotë se druri artificial mund t'i rezistojë ngjarjeve ekstreme të motit dhe do të përmirësohet në sigurimin e mbrojtjes. Ai gjithashtu tregon izolim më të mirë termik dhe rezistencë të përmirësuar ndaj zjarrit dhe nuk do të digjej lehtë si druri natyror, kryesisht për shkak se rezoli është rezistent ndaj zjarrit. Ky mund të jetë një ndihmë për sektorë si prodhimi dhe ndërtimi, veçanërisht ndërtesat e banimit që marrin flakë kur ndërtohen duke përdorur dru natyral. Materiali është i përshtatshëm në mënyrë ideale për mjedise të vështira dhe të ashpra pasi është mjaft i përmirësuar kur krahasohet me drurin natyral. Është unik kur krahasohet me materialet standarde inxhinierike si qeramika celulare dhe aerogelet për sa i përket forcës dhe vetive të izolimit termik. Është gjithashtu më efektiv se shumica e përbërësve të drurit plastik për shkak të forcës së tij më të lartë. Druri i projektuar ka një bollëk vetish që e bëjnë atë më efikas.
Strategjia e re e përshkruar në këtë studim të botuar në Përparimet Shkenca ofron rrugë të reja për të fabrikuar dhe inxhinieruar shumëllojshmërinë e materialeve të përbëra inxhinierike biomimetike me performancë të lartë, të cilat do të kenë një avantazh të rëndësishëm ndaj homologëve të tyre tradicionalë. Materiale të tilla të reja mund të kenë aplikime të gjera në shumë fusha.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
Zhi-Long Y në al. 2018 Dru polimerikë të frymëzuar nga bio. Përparimet Shkenca. 4 (8).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223
***
