वैज्ञानिकहरूले सिंथेटिक रेजिनबाट कृत्रिम काठ बनाएका छन् जुन प्राकृतिक काठको नक्कल गर्दा बहु-कार्यात्मक प्रयोगको लागि सुधारिएको गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ।
काठ एक हो जैविक fibrous tissue found in trees, bushes and shrubs. Wood can be called as the most useful and maybe the most versatile material on ग्रह Earth. It has been used for thousands of years for multiple purposes and is highly remarked for its low density and high strength. The unique anisotropic cellular structure (i.e. different properties in different directions) of wood grants it amazing mechanical properties as well making it strong, stiff but still light and flexible. Wood has high compressive strength and low tensile strength. Wood is environment and cost friendly, super strong, durable and long-lasting and can be used for building just anything from making paper to building houses.
प्रकृतिले हामीलाई पहिले नै काठ जस्ता अद्भुत सामग्रीहरू प्रदान गरेको छ। यद्यपि त्यहाँ सधैं प्रकृतिको वरिपरि घुम्ने प्रेरणा हाम्रो लागि उच्च-सम्पादन बायोमिमेटिक इन्जिनियरिङ सामग्रीहरू डिजाइन गर्न र विकास गर्नको लागि हुन्छ, जसले प्रकृतिमा पहिले नै पाइने जैविक सामग्रीहरूको अद्भुत गुणहरूको 'नक्कल' गर्न सक्छ। काठको विशिष्टता यसको एनिसोट्रोपिक सेलुलर संरचनाको साथमा कम घनत्व र उच्च शक्तिबाट आउँछ। पछिल्लो समय वैज्ञानिकहरूले उच्च शक्ति र हल्का तौल जस्ता काठको गुणहरू डुप्लिकेट गर्नको लागि यस अवधारणालाई विचार गरी सामग्रीहरू डिजाइन गर्ने प्रयास गरेका छन्। यद्यपि, धेरै जसो अनुसन्धानले असन्तोषजनक नतिजाहरू निम्त्याएको छ किनकि डिजाइन गरिएका सामग्रीहरू कुनै न कुनै त्रुटिबाट पीडित छन्। यो अझै पनि इन्जिनियरहरु को लागि निर्माण गर्न को लागी एक पर्याप्त चुनौती रहेको छ कृत्रिम काठ जस्तै सामग्री। यो उच्च सान्दर्भिक छ किनभने प्राकृतिक काठ बढ्न दशकौं लाग्छ र प्राकृतिक काठ जस्तै सामग्री बनाउन खोज्दा समय र दक्षता बलियो मापदण्ड हो।
बायोइन्स्पायर्ड काठ
चीनको युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजीका अन्वेषकहरूले बायोइन्स्पायर्ड आर्टिफिसियल पोलिमेरिकको निर्माणको लागि नयाँ रणनीति बनाएका छन्। काठ ठूलो मात्रामा। यो कृत्रिम सामग्रीमा काठ जस्तो सेलुलर माइक्रोस्ट्रक्चर, माइक्रोस्ट्रक्चरमा राम्रो नियन्त्रण योग्यता र प्राकृतिक काठको मेकानिकल गुणहरूसँग मिल्दोजुल्दो हल्का वजन र उच्च शक्ति जस्ता गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ। अन्वेषकहरूले भनेका छन् कि यो नयाँ सामग्री प्राकृतिक काठ जत्तिकै बलियो छ जुन आजसम्म अनुसन्धान गरिएका अन्य कुनै पनि इन्जिनियर गरिएको काठको तुलनामा छ।
प्रकृतिमा पाइने काठमा लिग्निन नामक प्राकृतिक पोलिमर हुन्छ जसले काठलाई बलियो बनाउन जिम्मेवार हुन्छ। लिग्निनले सेल्युलोजको सानो क्रिस्टललाई जाल जस्तो संरचनामा जोडेर उच्च शक्ति सिर्जना गर्छ। अन्वेषकहरूले समान गुण भएको रेसोल नामक सिंथेटिक पोलिमर प्रयोग गरेर लिग्निनको प्रतिकृति बनाउने सोचेका थिए। तिनीहरूले सफलतापूर्वक परम्परागत रूपमा उपलब्ध रिजोलहरू (फेनोलिक राल र मेलामाइन राल) मा रूपान्तरण गरे कृत्रिम काठ सामग्री जस्तै। रूपान्तरण पहिले पोलिमर रिजोलको सेल्फ-एसेम्बली गुणहरू प्रयोग गरेर र त्यसपछि दमोक्युरिङ गरेर हासिल गरिएको थियो। सेल्फ-एसेम्ब्ली प्राप्त गर्नका लागि, तरल थर्मोस्टेट रेजिनहरूलाई दिशाहीन रूपमा फ्रिज गरिएको थियो, त्यसपछि 200 डिग्री सेल्सियसभन्दा बढी तापक्रममा निको पारियो (क्रस-लिङ्क वा पोलिमराइज्ड)। उत्पादन गरिएको ईन्जिनियर गरिएको काठले प्राकृतिक काठसँग मिल्दोजुल्दो सेल-जस्तो संरचना अपनाउछ। त्यसपछि, थर्मोक्युरिङ - रिजोलमा तापमान-प्रेरित रासायनिक परिवर्तन (यहाँ, पोलिमराइजेशन) समावेश गर्ने प्रक्रिया - कृत्रिम पोलिमेरिक काठ उत्पादन गर्न प्रदर्शन गरिएको थियो। यस्तो सामग्रीको छिद्र आकार र पर्खाल मोटाई म्यानुअल रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। त्यति मात्र होइन, रिजोलले बनाउने क्रिस्टललाई पनि काठको प्रकारको आवश्यकता अनुसार परिवर्तन गर्न सकिन्छ। रिजोल सँगै राख्ने क्रिस्टलाइटहरू थपेर वा स्विच गरेर रङ पनि परिवर्तन गर्न सकिन्छ। जब यो इन्जिनियर गरिएको काठ संकुचित हुन्छ, यसले यसको प्राकृतिक समकक्ष जस्तै प्रतिरोध प्रदर्शन गर्दछ। अध्ययनमा वर्णन गरिएको दृष्टिकोणलाई कृत्रिम काठ तयार गर्न हरियो दृष्टिकोण पनि भन्न सकिन्छ जसमा सेल्युलोज नानोफाइबर र ग्राफिन अक्साइड जस्ता न्यानो सामग्रीको कम्पोस्ट प्रयोग गर्न सकिन्छ।
चाखलाग्दो कुरा के छ भने, ईन्जिनियर गरिएको कृत्रिम काठले प्राकृतिक काठको तुलनामा पानी र एसिडमा राम्रो जंग प्रतिरोध प्रदर्शन गर्दछ जबकि यसको यांत्रिक गुणहरूमा कुनै गिरावट छैन। यसको मतलब कृत्रिम काठले चरम मौसम घटनाहरूको प्रतिरोध गर्न सक्छ र सुरक्षा प्रदान गर्नमा सुधार गरिनेछ। यसले राम्रो थर्मल इन्सुलेशन र आगो प्रतिरोधी सुधार पनि देखाउँछ र प्राकृतिक काठले जस्तै सजिलैसँग आगो समात्दैन किनभने रिजोल आगो प्रतिरोधी हुन्छ। यो उत्पादन र निर्माण जस्ता क्षेत्रहरूका लागि वरदान हुन सक्छ, विशेष गरी आवासीय भवनहरू जुन प्राकृतिक काठ प्रयोग गर्दा आगो समात्छन्। सामाग्री कठोर र कठोर वातावरणको लागि उपयुक्त छ किनकि यो प्राकृतिक काठको तुलनामा धेरै परिष्कृत हुन्छ। बल र थर्मल इन्सुलेशन गुणहरूको सन्दर्भमा सेलुलर सिरेमिक र एरोजेल जस्ता मानक इन्जिनियरिङ सामग्रीहरूसँग तुलना गर्दा यो अद्वितीय छ। यो यसको उच्च शक्तिको कारणले धेरै प्लास्टिक-काठ कम्पोजिटहरू भन्दा पनि प्रभावकारी छ। इन्जिनियर गरिएको काठमा धेरै गुणहरू छन् जसले यसलाई अझ प्रभावकारी बनाउँछ।
मा प्रकाशित यस अध्ययनमा उपन्यास रणनीति वर्णन गरिएको छ विज्ञान उन्नति उच्च-प्रदर्शन बायोमिमेटिक इन्जिनियरिङ् कम्पोजिट सामग्रीहरूको बनावट र इन्जिनियरिङका लागि नयाँ अवसरहरू प्रदान गर्दछ जुन तिनीहरूको परम्परागत समकक्षहरू भन्दा केही महत्त्वपूर्ण फाइदा हुनेछ। यस्तो उपन्यास सामग्री धेरै क्षेत्रहरूमा व्यापक आवेदन हुन सक्छ।
***
{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}
स्रोत (हरू)
Zhi-Long Y at al। 2018 Bioinspired polymeric वुड्स। विज्ञान उन्नति। ५(१०)
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223
***
