DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 9-10/2006 str. 35 <-- 35 --> PDF |
I. Grbac, R. Ojurović: PRIMJENA NANOTEHNOLOGIJE U INDUSTRIJAMA BAZIRANIM NA . Šumarski list br. 9–10, CXXX (2006), 411-420 omjera debljine stanične stijenke te šupljina ili drugih struktura u staničnoj stijenki. Ti rezultati mogu naznačiti doprinos anizotropije svojstava stanične stijenke na izmjerenu anizotropiiu punogČmasivnog drva. Pnmjence, w´le r , sLdn.c, ,J,val, su „.jecaj tangentno—»tangencijalno i radijalno usmjerenih staničnih stijenki (poprečni presjek) na mehanička svojstva podsloja S2. Otkrili su kako su čvrstoća i modul elastičnosti slični na te dvije lokacije, što upućuje na minimalan doprinos anizotropiji punogČmasivnog drva. Nanoindentacija se koristi i za ispitivanje svojstava podsloja S2 različitih drvenastih tkiva. Godovi su jedno od dramatičnijih obilježja drva koji se u drvu vide makroskopski. Razlike u svojstvima ranog i kasnog drva opsežno su istraživani na razini punog—»masivnog drva ili makroskopskoj razini, gdje se povećanje mehaničkih svojstava kasnog drva objašnjava pomoću veće gustoće ili većom masom stanične stijenke po jedinici volumena. Uporabom nanoindentacije na smreki, Wimmer i suradnici otkrili su kako je prosječni modul elastičnosti kasnog oko 55 % veći od ranog drva, a prosječna tvrdoća kasnog oko 30 % veća od ranog drva. Izmjerene razlike mehaničkih svojstava upućuju na razliku u sastavu, ultrastrukturi ili na interakciju između celuloze-he miceluloze-lignina u ranom, odnosno kasnom drvu. Bez obzira na specifične mehanizme, ovaj rezultat upućuje kako promjene svojstava u nanostupanjskim domenama unutar tkiva stanične stjenke kod ranog i kasnog drva mogu doprinijeti promjeni mehaničkih svojstava punog— »masivnog drva. Kod razvoja stanica drva isprva nastaje porozna struktura celuloza-hemiceluloza, nakon čega unutar te strukture slijedi lignifikacija. Ako se pretpostavi kako je kod odraslih stanica lignifikacija dovršena, a kod nedozrelih stanica lignifikacija još nije dovršena, tada se usporedbom ta dva slučaja može procijeniti utjecaj volumnog udjela lignina na mehanička svojstva. Provedena je nanoindentacija (Gindl i suradnici 2002) na podsloju S2 poprečnih presjeka stanica drva norveške smreke (Picea abies (L.) Karst.) u kojima je sadržaj lignina odraslih stanica drva dvaput veći od onog u nedozrelim stanicama. Studija je otkrila kako je modul elastičnosti razvijene stanice drva 22 % viši, a tvrdoća 26 % viša od onih kod nedozrele stanice drva. Ta studija pokazala je kako stupanj lignifikacije mijenja mehanička svojstva staničnih stijenki. Osim toga, ista je pokazala kako nanoindentacija može pomoći u procjeni biološkog razvoja drvenastog tkiva. 4.4. Razvoj primjenjiv na proizvode – Products-Based Research Mnogi programi nanotehnologije usredotočeni su na fundamentalna istraživanja koja su nekoliko razina udaljeni od razvoja proizvoda. Međutim, postoje nedvojbene mogućnosti kako nanotehnologija može značajno utjecati na poboljšanje uporabnih svojstava proizvoda ili na promjenu smjera razvoja proizvoda. U nastavku su razmotrena dva slučaja: povećanje mehaničkih svojstava i spajanje lijepljenjem. Izrada podova zahtijeva površine otporne na habanje i udarce. Općenito, otpornost na habanje neke površine povećava se s povećanjem čvrstoće i modula elastičnosti. Sljedeći postupci mogu povećati otpornost na habanje promjenom svojstava drva radi poboljšanja mehaničkih svojstava: ugušćivanje drva, kemijska pro mjena drva te impregnacija drva pomoću smola. U slučaju impregnacije, povećanje mehaničkih svojstava može biti posljedica ispunjavanja mikroskopskih staničnih šupljina, difuzije u stanične stijenke ili kombinacije tih dvaju postupaka. Za drugi slučaj postoje analitičke tehnike za mjerenje difuzije polimernih komponenti u stanične stijenke. Međutim, samo nanoindentacija može osigurati jasan postupak procjene jesu li navedene polimerne komponente promijenile svojstva stanične stijenke. Razumijevanjem načina promjene mehaničkih svojstava, daljnji razvoj postupka promjene može se prilagoditi posebnim zahtjevima mehanizma otvrdnjavanja. 4.4.1. Primjer nanoindentacije – The Example of Nanoindentation U nastavku je opisan primjer postupka za spojeve zasnovane na melaminu, koji se koriste za promjenu drva radi povećanja mehaničkih svojstava te za poboljšanje površinske adhezije. Pokazalo se (M i r o y e t i suradnici 1995) kako europska bukva modificirana melaminom ima tvrdoću po Brinellu dva do tri puta veću od one kod drva koje nije obrađeno. Međutim, zbog velikog volumena interakcije kod tehnike indentacije po 5 Spektroskopija je analiza linija spektra svjetla emitiranog od pobuđenog atoma, kada njegov elektron prelazi kroz orbitalu. Iz ovih se linija može izračunati energija i udaljenost između elektronskih orbitala. Brinellu, nemoguće je odrediti jesu li promjene svojstava posljedica ispunjenih staničnih šupljina drva ili promjena mehaničkih svojstava u staničnim stijenkama. Analitičke tehnike poput spektroskopije5 gubitka energije elektrona, UV-mikroskopije i infracrvene spektroskopije, potvrdile su kako melamin može difundirati u sve slojeve stanične stijenke, međutim, nije postojala eksperimentalna potvrda kako se time mijenjaju svojstva stanične stijenke. Nanoindentacija je pokazala (G i n d l i suradnici 2002) kako stanične stijenke izmijenjene melaminom imaju povećanje modula elastičnosti od 33 % te povećanje tvrdoće od 115 %. Nedvojbeno |