DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu




ŠUMARSKI LIST 9-10/2006 str. 34     <-- 34 -->        PDF

I. Grbac, R. Ojurović: PRIMJENA NANOTEHNOLOGIJE U INDUSTRIJAMA BAZIRANIM NA .
posebice S2 (srednji podsloj sekundarnog sloja) i intercelularnog
slojaČsredišnje lamele, što omogućuje izravnije
proučavanje interakcije između polimemih
komponenti drva uz smanjenje utjecaja hijerarhijske
strukture drva (Slika 4).


Nanoindentacija, koja se također naziva i indentacija
s očitavanjem dubine, koristi osjetnike visoke razlučivosti
i aktivatore za neprestano praćenje i nadzor
primijenjenog opterećenja te pomaka tijekom utiskivanja
i izvlačenja indentora iz materijala.


Dijamant je materijal koji se najčešće koristi za izradu
indentora zbog visoke čvrstoće i modula elastičnosti,
što smanjuje doprinos istoga za urezivanje izmjerenoj
deformaciji pomaka. Oblik indentora može biti različit,
ali se obično koristi trostrani piramidni zubac (poput
Berkovich indentora) stvarnog polumjera vrška od
10-100 nm. Tijekom postupka indentacije, primijenjeno
opterećenje (F) i površina—>utisnuće, dubina, prodor
identora (h) istovremeno se bilježe (Slika 5) te se iz
podataka sila/pomak mogu izračunati modul elastičnosti,
modul relaksacije, tvrdoća i puzanje.


Nanoindentacija se naširoko koristi za mjerenje
svojstava tvrdih materijala, poput metala i keramike te
za tanke keramičke premaze za zaštitu od habanja na
duktilnimČrastezljivim metalima.


Šumarski list br. 9–10, CXXX (2006), 411-420


Slika 5. Shematski prikaz zabilježene krivulje sila/pomak dobive


ne nanoindentacijom.
Figure 5 Schematic showing the recorded load-displacement cur


ve of nanoindentation


Nanoindentacija također se koristi kod drva i polimera,
međutim, posebno se u obzir moraju uzeti svojstva
visoke elastičnosti i puzanja koja nisu nužno predviđena
u standardnim postupcima korištenim za tumačenje
podataka sila/pomak. Osim toga, nužna je posebna
pozornost radi minimiziranja oštećenja površine
do kojih može doći tijekom priprave uzorka, zato što
će takvo oštećenje izmijeniti reakciju površine na postupak
indentacije.


4.3. Istraživanje bioloških svojstava – Biological- Based Research
Drvo ima sofisticiranu hijerarhijsku arhitekturu, a
nanoindentacija omogućava postupak za ispitivanje mehaničkih
svojstava na razini stanične stijenke te razini
ispod nje. Stanične stijenke drva izgrađene su od nekohko
slojeva i intercelularnog sloja—»središnje lamele,
a svaki od njih ima različite omjere volumnih udjela celuloze,
hemiceluloze, lignina te kut fibrila celuloze.
Zbog tih promjena u sastavu i unutarnjoj strukturi mehanička
svojstva svakog sloja također će biti različita, a
nanoindentacija omogućava izravno mjerenje razlika u
mehaničkim svojstvima. Korištenjem nanoindentacije
za istraživanje mehaničkih svojstava drva počelo je krajem
90-tih godina prošlog stoljeća, ah je količina objavljenih
stručnih članaka o ovoj temi ograničena. Prve
studije o nanoindentaciji ispitivale su utjecaj nekoliko
bioloških obilježja na tvrdoću i modul elastičnosti, posebice
kod slojeva staničnih stijenki, usmjerenja unutar
stanične stijenke, razna drvenasta tkiva te stupanj lignifikacije.
Do tada su mehanička svojstva mjerena samo
iz poprečnih presjeka staničnih stijenki drva.


Ispitivanja svojstava pojedinačnog sloja stanične
stijerike usredotočila su se na podsloj S2 i na intercelu


4 Anizotropija (grč.), osobine svojstva (značajke) nekih tijela da


u raznim smjerovima imaju različita fizikalna svojstva, npr. ela


stičnost, indeks loma svjetlosti, magnetizacija, toplinska vodlji


vost i dr. Anizotropna tijela su obično kristali, drvo i neke vlak


naste tvari.


larni sloj->središnju lamelu. Podsloj S2 je bogat celulozom
i posjeduje ultrastrukturu koja odražava jednosmjerni
vlaknom ojačani matrični kompozitni materijal
u kojemu su fibrili celuloze faza za očvršćivanje (smjer
okomit na poprečni presjek), a matricu čine hemiceluloza
i lignin. Nasuprot toga, intercelularni sloj Čsredišnja
lamela je bogat ligninom s minimalnim udjelom
celuloze.


Provedena nanoindentacija (Wimmer i suradnici
1997) na kasnom drvu crvene smreke (Picea rubens
Sarg.) otkrila je kako je prosječna vrijednost modula
elastičnosti podsloj a S2 gotovo dvostruko veća od
onoga kod intercelularnog slojaČsredišnje lamele,
a prosječna tvrdoća podsloja S2 oko 10 % veća od one
kod intercelularnog slojaČsredišnje lamele. Ti su
rezultati pokazali kako je nanoindentacija dovoljno
osjetljiva za mjerenje razlika između mehaničkih svojstava
različitih slojeva stanične stijenke. Također je istaknuto
kako razlike u sastavu i ultrastrukturi unutar
stanične stijenke mogu utjecati na mehanička svojstva.
Eksperimentalni podaci potom se mogu koristiti kao
ulazni parametri kod modeliranja mehaničkih svojstava
stanične stijenke i cijelih stanica drva.


Nanoindentacija također se koristi za ispitivanje
utjecaja različitih lokacija unutar stanične stijenke na
mehanička svojstva. Izvori anizotropije"* stanične stijenke
mogu biti posljedica promjena kuta fibrila celuloze,