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, |