Tá adhmad nádúrtha agus miotal ina n-ábhair thógála riachtanacha do dhaoine le mílte bliain. Is aireagán le déanaí iad na polaiméirí sintéiseacha ar a dtugaimid plaistigh orthu a phléasc sa 20ú haois.
Tá airíonna ag miotail agus plaistigh araon atá oiriúnach go maith le haghaidh úsáide tionsclaíche agus tráchtála. Tá miotail láidir, righin, agus go ginearálta athléimneach in aghaidh aeir, uisce, teasa, agus struis leanúnaigh. Mar sin féin, teastaíonn níos mó acmhainní uathu freisin (rud a chiallaíonn níos costasaí) chun a gcuid táirgí a tháirgeadh agus a scagadh. Soláthraíonn plaisteach cuid de fheidhmeanna miotail agus teastaíonn níos lú maise uathu agus tá sé an-saor a tháirgeadh. Is féidir a n-airíonna a shaincheapadh le haghaidh beagnach aon úsáide. Mar sin féin, déanann plaistigh tráchtála saora ábhair struchtúracha uafásacha: ní rud maith iad fearais phlaisteacha, agus níl aon duine ag iarraidh maireachtáil i dteach plaisteach. Ina theannta sin, is minic a dhéantar iad a scagadh ó bhreoslaí iontaise.
I roinnt feidhmeanna, is féidir le hadhmad nádúrtha dul san iomaíocht le miotail agus plaistigh. Tógtar formhór na dtithe teaghlaigh ar fhráma adhmaid. Is í an fhadhb atá ann ná go bhfuil an t-adhmad nádúrtha ró-bhog agus go ndéanann uisce damáiste dó ró-éasca le plaisteach agus miotal a athsholáthar an chuid is mó den am. Scrúdaíonn páipéar a foilsíodh le déanaí san iris Matter cruthú ábhair adhmaid chruaite a sháraíonn na teorainneacha seo. Mar thoradh ar an taighde seo, cruthaíodh sceana agus tairní adhmaid. Cé chomh maith is atá an scian adhmaid agus an úsáidfidh tú í go luath?
Is éard atá i struchtúr snáithíneach adhmaid ná thart ar 50% ceallalóis, polaiméir nádúrtha a bhfuil airíonna neart maithe teoiriciúil aige. Is lignin agus hemiceallalós den chuid is mó an leath eile den struchtúr adhmaid. Cé go bhfoirmíonn ceallalós snáithíní fada, diana a sholáthraíonn cnámh droma a neart nádúrtha don adhmad, níl mórán struchtúir chomhtháite ag hemiceallalós agus mar sin ní chuireann sé aon rud le neart an adhmaid. Líonann lignin na bearnaí idir snáithíní ceallalóis agus déanann sé tascanna úsáideacha d'adhmad beo. Ach chun críche an duine adhmad a dhlúthú agus a shnáithíní ceallalóis a cheangal níos doichte le chéile, tháinig lignin chun bheith ina bhac.
Sa staidéar seo, rinneadh adhmad cruaite (HW) d'adhmad nádúrtha i gceithre chéim. Ar dtús, bruitear an t-adhmad i hiodrocsaíd sóidiam agus sulfáit sóidiam chun cuid den hemiceallalós agus den lignin a bhaint. Tar éis na cóireála ceimiceacha seo, éiríonn an t-adhmad níos dlúithe trína bhrú i bpreas ar feadh roinnt uaireanta an chloig ag teocht an tseomra. Laghdaíonn sé seo na bearnaí nó na póir nádúrtha san adhmad agus feabhsaíonn sé an nascadh ceimiceach idir snáithíní ceallalóis cóngaracha. Ansin, cuirtear brú ar an adhmad ag 105° C (221° F) ar feadh cúpla uair an chloig eile chun an dlúthú a chríochnú, agus ansin triomaítear é. Ar deireadh, tumtar an t-adhmad in ola mianraí ar feadh 48 uair an chloig chun an táirge críochnaithe a dhéanamh uiscedhíonach.
Airí mheicniúil amháin d'ábhar struchtúrach is ea cruas an chlaonadh, ar tomhas é ar a chumas seasamh in aghaidh dífhoirmithe nuair a bhrúitear le fórsa é. Tá diamant níos deacra ná cruach, níos deacra ná ór, níos deacra ná adhmad, agus níos deacra ná cúr pacála. I measc na dtástálacha innealtóireachta iomadúla a úsáidtear chun cruas a chinneadh, amhail cruas Mohs a úsáidtear sa ghéimeolaíocht, tá tástáil Brinell ar cheann acu. Tá a choincheap simplí: brúitear imthacaí liathróide miotail chrua isteach sa dromchla tástála le fórsa áirithe. Tomhais trastomhas an chlaonadh chiorclaigh a chruthaíonn an liathróid. Ríomhtar luach cruas Brinell ag baint úsáide as foirmle mhatamaiticiúil; go garbh, dá mhéad an poll a bhuaileann an liathróid, is ea is boige an t-ábhar. Sa tástáil seo, tá HW 23 uair níos deacra ná adhmad nádúrtha.
Déanfaidh an chuid is mó den adhmad nádúrtha neamhchóireáilte uisce a ionsú. Is féidir leis seo an t-adhmad a leathnú agus a airíonna struchtúracha a scrios sa deireadh. Bhain na húdair úsáid as sáithiú mianraí dhá lá chun friotaíocht uisce an adhmaid uisce a mhéadú, rud a fhágann go bhfuil sé níos hidreafóbach (“eagla roimh uisce”). Baineann an tástáil hidreafóibeachta le braon uisce a chur ar dhromchla. Dá mhéad hidreafóib atá an dromchla, is ea is sféarúla a bhíonn na braoiníní uisce. Ar an láimh eile, scaipeann dromchla hidreafíleach (“grámhar don uisce”) na braoiníní go cothrom (agus ina dhiaidh sin ionsúnn sé uisce níos éasca). Dá bhrí sin, ní hamháin go méadaíonn sáithiú mianraí hidreafóibeacht an adhmaid go suntasach, ach cuireann sé cosc ar an adhmad taise a ionsú freisin.
I roinnt tástálacha innealtóireachta, d’fheidhmigh sceana HW beagán níos fearr ná sceana miotail. Maíonn na húdair go bhfuil an scian HW thart ar thrí huaire níos géire ná scian atá ar fáil go tráchtála. Mar sin féin, tá coinníoll leis an toradh suimiúil seo. Tá taighdeoirí ag comparáid idir sceana boird, nó an rud a d’fhéadfaimis a thabhairt ar sceana ime. Níl siad seo ceaptha a bheith thar a bheith géar. Taispeánann na húdair físeán dá scian ag gearradh stéig, ach is dócha go bhféadfadh duine fásta réasúnta láidir an stéig chéanna a ghearradh le taobh maol forc miotail, agus d’oibreodh scian stéig i bhfad níos fearr.
Cad faoi na tairní? Is cosúil gur féidir tairne HW aonair a bhualadh go héasca i gcarn de thrí chlár, cé nach bhfuil sé chomh mionsonraithe agus atá sé i gcomparáid le tairní iarainn. Ansin is féidir le bioráin adhmaid na cláir a choinneáil le chéile, ag cur i gcoinne an fhórsa a dhéanfadh iad a stróiceadh óna chéile, leis an déine chéanna le bioráin iarainn. Mar sin féin, ina dtástálacha, theip ar na cláir sa dá chás sular theip ar cheachtar tairne, agus mar sin níor nochtadh na tairní níos láidre.
An bhfuil tairní HW níos fearr ar bhealaí eile? Tá bioráin adhmaid níos éadroime, ach ní bhíonn meáchan an struchtúir á thiomáint go príomha ag mais na bioráin a choinníonn le chéile é. Ní mheirgfidh bioráin adhmaid. Mar sin féin, ní bheidh siad dothuigthe d'uisce ná bithdhíghrádaithe.
Níl aon amhras ach gur fhorbair an t-údar próiseas chun adhmad a dhéanamh níos láidre ná adhmad nádúrtha. Mar sin féin, tá gá le tuilleadh staidéir ar úsáideacht crua-earraí le haghaidh aon phoist ar leith. An féidir é a bheith chomh saor agus chomh lú acmhainní le plaisteach? An féidir leis dul san iomaíocht le rudaí miotail níos láidre, níos tarraingtí agus is féidir a athúsáid go neamhtheoranta? Ardaíonn a gcuid taighde ceisteanna suimiúla. Freagróidh innealtóireacht leanúnach (agus an margadh sa deireadh) iad.
Am an phoist: 13 Aibreán 2022
