वैज्ञानिकों ने कृत्रिम रेजिन से कृत्रिम लकड़ी का निर्माण किया है जो प्राकृतिक लकड़ी की नकल करते हुए बहुक्रियाशील उपयोग के लिए बेहतर गुणों का प्रदर्शन करती है.
लकड़ी एक है जैविक रेशेदार ऊतक पेड़ों, झाड़ियों और झाड़ियों में पाया जाता है। लकड़ी को सबसे उपयोगी और शायद सबसे बहुमुखी सामग्री कहा जा सकता है ग्रह धरती। इसका उपयोग हजारों वर्षों से कई उद्देश्यों के लिए किया जाता रहा है और इसकी कम घनत्व और उच्च शक्ति के लिए अत्यधिक प्रशंसा की जाती है। लकड़ी की अद्वितीय अनिसोट्रोपिक सेलुलर संरचना (यानी विभिन्न दिशाओं में अलग-अलग गुण) इसे अद्भुत यांत्रिक गुण प्रदान करती है और साथ ही इसे मजबूत, कठोर लेकिन फिर भी हल्का और लचीला बनाती है। लकड़ी में उच्च संपीड़न शक्ति और कम तन्यता शक्ति होती है। लकड़ी पर्यावरण और लागत के अनुकूल, अत्यधिक मजबूत, टिकाऊ और लंबे समय तक चलने वाली है और इसका उपयोग कागज बनाने से लेकर घर बनाने तक कुछ भी बनाने के लिए किया जा सकता है।
प्रकृति ने हमें पहले ही लकड़ी जैसी अद्भुत सामग्री प्रदान की है। फिर भी हमारे लिए उच्च-प्रदर्शन वाली बायोमिमेटिक इंजीनियरिंग सामग्री को डिजाइन और विकसित करने के लिए हमेशा प्रकृति के इर्द-गिर्द घूमती एक प्रेरणा होती है, जो प्रकृति में पहले से पाए जाने वाले बायोमैटिरियल्स के अद्भुत गुणों की 'नकल' कर सकती है। लकड़ी की विशिष्टता कम घनत्व और उच्च शक्ति के साथ इसकी अनिसोट्रोपिक सेलुलर संरचना से आती है। हाल के दिनों में वैज्ञानिकों ने उच्च शक्ति और हल्केपन जैसे लकड़ी के गुणों की नकल करने के लिए इस अवधारणा पर विचार करते हुए सामग्रियों को डिजाइन करने की कोशिश की है। हालांकि, अधिकांश शोधों ने असंतोषजनक परिणाम दिए हैं क्योंकि डिज़ाइन की गई सामग्री एक या दूसरे दोष से ग्रस्त है। इंजीनियरों के लिए निर्माण करना अभी भी एक बड़ी चुनौती है कृत्रिम लकड़ी जैसी सामग्री। यह उच्च प्रासंगिकता का है क्योंकि प्राकृतिक लकड़ी को विकसित करने में दशकों लगते हैं और प्राकृतिक लकड़ी के समान सामग्री बनाने के लिए समय और दक्षता एक मजबूत मानदंड है।
जैव प्रेरित लकड़ी
चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने जैव प्रेरित कृत्रिम बहुलक के निर्माण के लिए एक नई रणनीति तैयार की है लकड़ी बड़े पैमाने पर। इस कृत्रिम सामग्री में लकड़ी की तरह सेलुलर माइक्रोस्ट्रक्चर, सूक्ष्म संरचनाओं में अच्छी नियंत्रणीयता है और प्राकृतिक लकड़ी के यांत्रिक गुणों के समान हल्केपन और उच्च शक्ति जैसे गुणों का प्रदर्शन करेगी। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह नई सामग्री प्राकृतिक लकड़ी जितनी मजबूत है, जो आज तक शोध की गई किसी भी अन्य इंजीनियर लकड़ी के विपरीत है।
प्रकृति में पाई जाने वाली लकड़ी में लिग्निन नामक एक प्राकृतिक बहुलक होता है जो लकड़ी को मजबूत बनाने के लिए जिम्मेदार होता है। लिग्निन उच्च शक्ति बनाने के लिए एक जाली जैसी संरचना में सेल्यूलोज के छोटे क्रिस्टलीय को एक साथ बांधता है। शोधकर्ताओं ने रेसोल नामक सिंथेटिक बहुलक का उपयोग करके लिग्निन की नकल करने के बारे में सोचा जिसमें समान गुण होते हैं। उन्होंने पारंपरिक रूप से उपलब्ध रेसोल्स (फेनोलिक रेजिन और मेलामाइन रेजिन) को सफलतापूर्वक में बदल दिया कृत्रिम लकड़ी सामग्री की तरह। पहले पॉलीमर रेसोल के सेल्फ-असेंबली गुणों का उपयोग करके और फिर थीमोक्यूरिंग से गुजरने के द्वारा रूपांतरण प्राप्त किया गया था। स्व-संयोजन प्राप्त करने के लिए, तरल थर्मोस्टेट रेजिन अप्रत्यक्ष रूप से जमे हुए थे, फिर 200 डिग्री सेल्सियस से अधिक के तापमान पर ठीक (क्रॉस-लिंक्ड या पोलीमराइज़्ड) किए गए थे। उत्पादित इंजीनियर लकड़ी प्राकृतिक लकड़ी के समान एक सेल जैसी संरचना को अपनाती है। इसके बाद, थर्मोक्यूरिंग - रेसोल में तापमान-प्रेरित रासायनिक परिवर्तन (यहां, पोलीमराइजेशन) से युक्त एक प्रक्रिया - कृत्रिम बहुलक लकड़ी का उत्पादन करने के लिए की गई थी। ऐसी सामग्री के छिद्र आकार और दीवार की मोटाई को मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। इतना ही नहीं, लकड़ी के प्रकार की आवश्यकता के आधार पर रेजोल्यूशन बनाने वाले क्रिस्टलीय को भी बदला जा सकता है। रंग को एक साथ रेसोल रखने वाले क्रिस्टलीय को जोड़कर या स्विच करके भी बदला जा सकता है। जब यह इंजीनियर लकड़ी संकुचित होती है, तो यह अपने प्राकृतिक समकक्ष के समान प्रतिरोध प्रदर्शित करती है। अध्ययन में वर्णित दृष्टिकोण को कृत्रिम लकड़ी तैयार करने के लिए एक हरे रंग के दृष्टिकोण के रूप में भी कहा जा सकता है जिसमें सेल्यूलोज नैनोफाइबर और ग्रेफीन ऑक्साइड जैसे नैनोमटेरियल्स की खाद का उपयोग किया जा सकता है।
दिलचस्प बात यह है कि इंजीनियर कृत्रिम लकड़ी अपने यांत्रिक गुणों में कोई गिरावट नहीं मानते हुए प्राकृतिक लकड़ी की तुलना में पानी और एसिड के लिए बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करती है। इसका मतलब है कि कृत्रिम लकड़ी अत्यधिक मौसम की घटनाओं का विरोध कर सकती है और सुरक्षा प्रदान करने में सुधार किया जाएगा। यह बेहतर थर्मल इन्सुलेशन और आग के लिए बेहतर प्रतिरोध भी दिखाता है और आसानी से आग नहीं पकड़ेगा जैसे प्राकृतिक लकड़ी मुख्य रूप से करती है क्योंकि रेसोल अग्निरोधी है। यह निर्माण और निर्माण जैसे क्षेत्रों के लिए वरदान हो सकता है, विशेष रूप से आवासीय भवन जो प्राकृतिक लकड़ी का उपयोग करते समय आग पकड़ लेते हैं। सामग्री आदर्श रूप से कठिन और कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त है क्योंकि प्राकृतिक लकड़ी की तुलना में इसे काफी बढ़ाया जाता है। ताकत और थर्मल इन्सुलेशन गुणों के संबंध में सेलुलर सिरेमिक और एरोगल्स जैसी मानक इंजीनियरिंग सामग्री की तुलना में यह अद्वितीय है। यह अपनी उच्च शक्ति के कारण अधिकांश प्लास्टिक-लकड़ी के कंपोजिट की तुलना में अधिक प्रभावी है। इंजीनियर लकड़ी में काफी गुण होते हैं जो इसे और अधिक कुशल बनाते हैं।
में प्रकाशित इस अध्ययन में वर्णित उपन्यास रणनीति विज्ञान अग्रिम उच्च प्रदर्शन वाली बायोमिमेटिक इंजीनियरिंग मिश्रित सामग्री के निर्माण और इंजीनियर विविधता के लिए नए रास्ते प्रदान करता है जो उनके पारंपरिक समकक्षों पर कुछ महत्वपूर्ण लाभ होगा। इस तरह की नवीन सामग्रियों के कई क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग हो सकते हैं।
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स्रोत (रों)
ज़ी-लॉन्ग वाई एट अल। 2018 बायोइन्स्पायर्ड पॉलिमरिक वुड्स। विज्ञान अग्रिम। 4 (8)।
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223
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