മേശ കത്തികളേക്കാൾ മൂന്നിരട്ടി മൂർച്ചയുള്ളതാണ് കട്ടിയുള്ള മരക്കത്തികൾ

ആയിരക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി മനുഷ്യർക്ക് അത്യാവശ്യമായ നിർമ്മാണ വസ്തുക്കളാണ് പ്രകൃതിദത്ത മരവും ലോഹവും. പ്ലാസ്റ്റിക് എന്ന് നമ്മൾ വിളിക്കുന്ന സിന്തറ്റിക് പോളിമറുകൾ ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ പൊട്ടിത്തെറിച്ച ഒരു സമീപകാല കണ്ടുപിടുത്തമാണ്.
ലോഹങ്ങൾക്കും പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾക്കും വ്യാവസായിക, വാണിജ്യ ഉപയോഗത്തിന് അനുയോജ്യമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ലോഹങ്ങൾ ശക്തവും, കടുപ്പമുള്ളതും, വായു, ജലം, ചൂട്, നിരന്തരമായ സമ്മർദ്ദം എന്നിവയെ പൊതുവെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനും ശുദ്ധീകരിക്കുന്നതിനും അവയ്ക്ക് കൂടുതൽ വിഭവങ്ങൾ (അതായത് കൂടുതൽ ചെലവേറിയത്) ആവശ്യമാണ്. കുറഞ്ഞ പിണ്ഡം ആവശ്യമുള്ളപ്പോൾ പ്ലാസ്റ്റിക് ലോഹത്തിന്റെ ചില പ്രവർത്തനങ്ങൾ നൽകുന്നു, മാത്രമല്ല ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ വളരെ വിലകുറഞ്ഞതുമാണ്. അവയുടെ ഗുണങ്ങൾ ഏതാണ്ട് ഏത് ഉപയോഗത്തിനും ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, വിലകുറഞ്ഞ വാണിജ്യ പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ ഭയാനകമായ ഘടനാപരമായ വസ്തുക്കൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു: പ്ലാസ്റ്റിക് ഉപകരണങ്ങൾ നല്ല കാര്യമല്ല, ആരും പ്ലാസ്റ്റിക് വീട്ടിൽ താമസിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നില്ല. കൂടാതെ, അവ പലപ്പോഴും ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളിൽ നിന്ന് പരിഷ്കരിക്കപ്പെടുന്നു.
ചില പ്രയോഗങ്ങളിൽ, പ്രകൃതിദത്ത മരത്തിന് ലോഹങ്ങളോടും പ്ലാസ്റ്റിക്കുകളോടും മത്സരിക്കാൻ കഴിയും. മിക്ക കുടുംബ വീടുകളും തടി ഫ്രെയിമിംഗിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. പ്രശ്നം എന്തെന്നാൽ, പ്രകൃതിദത്ത മരം വളരെ മൃദുവായതിനാൽ വെള്ളം വളരെ എളുപ്പത്തിൽ കേടുവരുത്തുന്നതിനാൽ പ്ലാസ്റ്റിക്കും ലോഹവും മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയില്ല. മാറ്റർ ജേണലിൽ അടുത്തിടെ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പ്രബന്ധം ഈ പരിമിതികളെ മറികടക്കുന്ന ഒരു കാഠിന്യമുള്ള മരവസ്തുവിന്റെ സൃഷ്ടിയെക്കുറിച്ച് പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നു. ഈ ഗവേഷണം മരക്കത്തികളുടെയും നഖങ്ങളുടെയും സൃഷ്ടിയിൽ കലാശിച്ചു. മരക്കത്തി എത്രത്തോളം നല്ലതാണ്, നിങ്ങൾ അത് എപ്പോൾ വേണമെങ്കിലും ഉപയോഗിക്കുമോ?
മരത്തിന്റെ നാരുകളുള്ള ഘടനയിൽ ഏകദേശം 50% സെല്ലുലോസ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, സൈദ്ധാന്തികമായി നല്ല ശക്തി ഗുണങ്ങളുള്ള ഒരു പ്രകൃതിദത്ത പോളിമർ. തടി ഘടനയുടെ ശേഷിക്കുന്ന പകുതി പ്രധാനമായും ലിഗ്നിൻ, ഹെമിസെല്ലുലോസ് എന്നിവയാണ്. മരത്തിന് അതിന്റെ സ്വാഭാവിക ശക്തിയുടെ നട്ടെല്ല് നൽകുന്ന നീളമുള്ളതും കടുപ്പമുള്ളതുമായ നാരുകൾ സെല്ലുലോസ് രൂപപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഹെമിസെല്ലുലോസിന് വളരെ കുറച്ച് യോജിച്ച ഘടന മാത്രമേ ഉള്ളൂ, അതിനാൽ മരത്തിന്റെ ശക്തിക്ക് ഇത് ഒരു സംഭാവനയും നൽകുന്നില്ല. സെല്ലുലോസ് നാരുകൾക്കിടയിലുള്ള ശൂന്യത ലിഗ്നിൻ നിറയ്ക്കുകയും ജീവനുള്ള മരത്തിന് ഉപയോഗപ്രദമായ ജോലികൾ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നാൽ മരം ഒതുക്കി അതിന്റെ സെല്ലുലോസ് നാരുകൾ കൂടുതൽ ദൃഢമായി ബന്ധിപ്പിക്കുക എന്ന മനുഷ്യന്റെ ഉദ്ദേശ്യത്തിന്, ലിഗ്നിൻ ഒരു തടസ്സമായി മാറി.
ഈ പഠനത്തിൽ, പ്രകൃതിദത്ത മരത്തെ നാല് ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ കാഠിന്യമുള്ള മരമാക്കി (HW) മാറ്റി. ആദ്യം, മരത്തെ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിലും സോഡിയം സൾഫേറ്റിലും തിളപ്പിച്ച് ഹെമിസെല്ലുലോസും ലിഗ്നിനും നീക്കം ചെയ്യുന്നു. ഈ രാസ ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം, മുറിയിലെ താപനിലയിൽ മണിക്കൂറുകളോളം ഒരു പ്രസ്സിൽ അമർത്തിയാൽ മരം കൂടുതൽ സാന്ദ്രമാകും. ഇത് മരത്തിലെ സ്വാഭാവിക വിടവുകളോ സുഷിരങ്ങളോ കുറയ്ക്കുകയും അടുത്തുള്ള സെല്ലുലോസ് നാരുകൾക്കിടയിലുള്ള രാസബന്ധനം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അടുത്തതായി, സാന്ദ്രത പൂർത്തിയാക്കാൻ തടിയെ 105° C (221° F) താപനിലയിൽ കുറച്ച് മണിക്കൂർ കൂടി മർദ്ദം ചെലുത്തുന്നു, തുടർന്ന് ഉണക്കുന്നു. ഒടുവിൽ, പൂർത്തിയായ ഉൽപ്പന്നം വാട്ടർപ്രൂഫ് ആക്കുന്നതിന് മരം മിനറൽ ഓയിലിൽ 48 മണിക്കൂർ മുക്കിവയ്ക്കുന്നു.
ഒരു ഘടനാപരമായ വസ്തുവിന്റെ ഒരു മെക്കാനിക്കൽ ഗുണം ഇൻഡന്റേഷൻ കാഠിന്യം ആണ്, ഇത് ബലപ്രയോഗത്തിലൂടെ ഞെരുക്കുമ്പോൾ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നതിനെ ചെറുക്കാനുള്ള അതിന്റെ കഴിവിന്റെ അളവുകോലാണ്. വജ്രം സ്റ്റീലിനേക്കാൾ കഠിനവും, സ്വർണ്ണത്തേക്കാൾ കടുപ്പമുള്ളതും, മരത്തേക്കാൾ കടുപ്പമുള്ളതും, പായ്ക്ക് ചെയ്യുന്ന നുരയെക്കാൾ കഠിനവുമാണ്. രത്നശാസ്ത്രത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മോസ് കാഠിന്യം പോലുള്ള കാഠിന്യം നിർണ്ണയിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിരവധി എഞ്ചിനീയറിംഗ് പരിശോധനകളിൽ, ബ്രിനെൽ ടെസ്റ്റ് അതിലൊന്നാണ്. ഇതിന്റെ ആശയം ലളിതമാണ്: ഒരു ഹാർഡ് മെറ്റൽ ബോൾ ബെയറിംഗ് ഒരു നിശ്ചിത ശക്തിയോടെ ടെസ്റ്റ് പ്രതലത്തിൽ അമർത്തുന്നു. പന്ത് സൃഷ്ടിച്ച വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഇൻഡന്റേഷന്റെ വ്യാസം അളക്കുക. ഒരു ഗണിത സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ചാണ് ബ്രിനെൽ കാഠിന്യം മൂല്യം കണക്കാക്കുന്നത്; ഏകദേശം പറഞ്ഞാൽ, പന്ത് തട്ടുന്ന ദ്വാരം വലുതാകുമ്പോൾ, മെറ്റീരിയൽ മൃദുവായിരിക്കും. ഈ പരിശോധനയിൽ, HW സ്വാഭാവിക മരത്തേക്കാൾ 23 മടങ്ങ് കഠിനമാണ്.
സംസ്കരിക്കാത്ത മിക്ക പ്രകൃതിദത്ത മരങ്ങളും വെള്ളം ആഗിരണം ചെയ്യും. ഇത് തടി വികസിപ്പിക്കുകയും ഒടുവിൽ അതിന്റെ ഘടനാപരമായ ഗുണങ്ങളെ നശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. HW യുടെ ജല പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ രചയിതാക്കൾ രണ്ട് ദിവസത്തെ മിനറൽ സോക്ക് ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് അതിനെ കൂടുതൽ ഹൈഡ്രോഫോബിക് ("ജലത്തെ ഭയപ്പെടുന്നു") ആക്കുന്നു. ഹൈഡ്രോഫോബിസിറ്റി പരിശോധനയിൽ ഒരു പ്രതലത്തിൽ ഒരു തുള്ളി വെള്ളം വയ്ക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉപരിതലം കൂടുതൽ ഹൈഡ്രോഫോബിക് ആകുന്തോറും ജലത്തുള്ളികൾ കൂടുതൽ ഗോളാകൃതിയിലാകും. മറുവശത്ത്, ഒരു ഹൈഡ്രോഫിലിക് ("ജലത്തെ സ്നേഹിക്കുന്ന") ഉപരിതലം തുള്ളികളെ പരന്നതായി പരത്തുന്നു (തുടർന്ന് വെള്ളം കൂടുതൽ എളുപ്പത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു). അതിനാൽ, ധാതു കുതിർക്കൽ HW യുടെ ഹൈഡ്രോഫോബിസിറ്റി ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുക മാത്രമല്ല, മരം ഈർപ്പം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.
ചില എഞ്ചിനീയറിംഗ് പരിശോധനകളിൽ, ലോഹ കത്തികളേക്കാൾ അല്പം മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവച്ച HW കത്തികൾ. വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ കത്തിയേക്കാൾ മൂന്നിരട്ടി മൂർച്ചയുള്ളതാണ് HW കത്തി എന്ന് രചയിതാക്കൾ അവകാശപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ രസകരമായ ഫലത്തിന് ഒരു മുന്നറിയിപ്പ് ഉണ്ട്. ഗവേഷകർ ടേബിൾ കത്തികളെയോ, വെണ്ണ കത്തികൾ എന്ന് നമ്മൾ വിളിക്കുന്നവയെയോ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. ഇവ പ്രത്യേകിച്ച് മൂർച്ചയുള്ളതായിരിക്കണമെന്നില്ല. ഒരു സ്റ്റീക്ക് മുറിക്കുന്ന കത്തിയുടെ വീഡിയോ രചയിതാക്കൾ കാണിക്കുന്നു, പക്ഷേ ഒരു ശക്തനായ മുതിർന്നയാൾക്ക് ഒരു ലോഹ നാൽക്കവലയുടെ മങ്ങിയ വശം ഉപയോഗിച്ച് അതേ സ്റ്റീക്ക് മുറിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഒരു സ്റ്റീക്ക് കത്തി കൂടുതൽ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കും.
ആണികളുടെ കാര്യമോ? ഒരു HW ആണി എളുപ്പത്തിൽ മൂന്ന് പലകകളുടെ ഒരു കൂട്ടത്തിൽ അടിച്ചു കയറ്റാൻ കഴിയും, ഇരുമ്പ് ആണികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അത്ര എളുപ്പമല്ലെങ്കിലും. തടി കുറ്റികൾക്ക് പലകകളെ ഒരുമിച്ച് നിർത്താൻ കഴിയും, അവയെ കീറുന്ന ശക്തിയെ ചെറുക്കാൻ കഴിയും, ഇരുമ്പ് കുറ്റികളുടെ അതേ കാഠിന്യത്തോടെ. എന്നിരുന്നാലും, അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, രണ്ട് സാഹചര്യങ്ങളിലും ബോർഡുകൾ പരാജയപ്പെട്ടു, രണ്ട് ആണികളും പരാജയപ്പെടുന്നതിന് മുമ്പ്, അതിനാൽ ശക്തമായ നഖങ്ങൾ വെളിപ്പെട്ടില്ല.
മറ്റ് വിധങ്ങളിൽ HW നഖങ്ങൾ മികച്ചതാണോ? തടികൊണ്ടുള്ള കുറ്റികൾ ഭാരം കുറഞ്ഞവയാണ്, പക്ഷേ ഘടനയുടെ ഭാരം പ്രധാനമായും അതിനെ ഒരുമിച്ച് നിർത്തുന്ന കുറ്റികളുടെ പിണ്ഡത്താലല്ല. തടികൊണ്ടുള്ള കുറ്റികൾ തുരുമ്പെടുക്കില്ല. എന്നിരുന്നാലും, ഇത് വെള്ളത്തെ ചെറുക്കുകയോ ജൈവവിഘടനം നടത്തുകയോ ചെയ്യില്ല.
സ്വാഭാവിക മരത്തേക്കാൾ ശക്തമായ മരം നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രക്രിയ രചയിതാവ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട് എന്നതിൽ സംശയമില്ല. എന്നിരുന്നാലും, ഏതെങ്കിലും പ്രത്യേക ജോലിക്ക് ഹാർഡ്‌വെയറിന്റെ ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്. പ്ലാസ്റ്റിക് പോലെ വിലകുറഞ്ഞതും വിഭവശേഷി കുറഞ്ഞതുമാകാൻ ഇതിന് കഴിയുമോ? ശക്തവും കൂടുതൽ ആകർഷകവും അനന്തമായി പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതുമായ ലോഹ വസ്തുക്കളുമായി ഇതിന് മത്സരിക്കാൻ കഴിയുമോ? അവരുടെ ഗവേഷണം രസകരമായ ചോദ്യങ്ങൾ ഉയർത്തുന്നു. നിലവിലുള്ള എഞ്ചിനീയറിംഗ് (ആത്യന്തികമായി വിപണി) അവയ്ക്ക് ഉത്തരം നൽകും.