గట్టిపడిన చెక్క కత్తులు టేబుల్ కత్తుల కంటే మూడు రెట్లు పదునుగా ఉంటాయి.

సహజ కలప మరియు లోహం వేల సంవత్సరాలుగా మానవులకు అవసరమైన నిర్మాణ సామగ్రిగా ఉన్నాయి. మనం ప్లాస్టిక్స్ అని పిలిచే సింథటిక్ పాలిమర్లు 20వ శతాబ్దంలో పేలిన ఇటీవలి ఆవిష్కరణ.
లోహాలు మరియు ప్లాస్టిక్‌లు రెండూ పారిశ్రామిక మరియు వాణిజ్య వినియోగానికి బాగా సరిపోయే లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయి. లోహాలు బలంగా, దృఢంగా మరియు సాధారణంగా గాలి, నీరు, వేడి మరియు స్థిరమైన ఒత్తిడికి తట్టుకోగలవు. అయినప్పటికీ, వాటి ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు శుద్ధి చేయడానికి వాటికి మరిన్ని వనరులు (అంటే ఖరీదైనవి) అవసరం. ప్లాస్టిక్ తక్కువ ద్రవ్యరాశి అవసరమైనప్పుడు లోహం యొక్క కొన్ని విధులను అందిస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి చేయడానికి చాలా చౌకగా ఉంటుంది. వాటి లక్షణాలను దాదాపు ఏ ఉపయోగంకైనా అనుకూలీకరించవచ్చు. అయితే, చౌకైన వాణిజ్య ప్లాస్టిక్‌లు భయంకరమైన నిర్మాణ పదార్థాలను తయారు చేస్తాయి: ప్లాస్టిక్ ఉపకరణాలు మంచి విషయం కాదు మరియు ఎవరూ ప్లాస్టిక్ ఇంట్లో నివసించడానికి ఇష్టపడరు. అదనంగా, అవి తరచుగా శిలాజ ఇంధనాల నుండి శుద్ధి చేయబడతాయి.
కొన్ని అనువర్తనాల్లో, సహజ కలప లోహాలు మరియు ప్లాస్టిక్‌లతో పోటీ పడగలదు. చాలా కుటుంబ గృహాలు చెక్క ఫ్రేమింగ్‌పై నిర్మించబడ్డాయి. సమస్య ఏమిటంటే సహజ కలప చాలా మృదువైనది మరియు నీటితో చాలా సులభంగా దెబ్బతింటుంది, ఎక్కువ సమయం ప్లాస్టిక్ మరియు లోహాన్ని భర్తీ చేయలేము. మ్యాటర్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడిన ఇటీవలి పత్రం ఈ పరిమితులను అధిగమించే గట్టిపడిన కలప పదార్థం యొక్క సృష్టిని అన్వేషిస్తుంది. ఈ పరిశోధన చెక్క కత్తులు మరియు గోళ్ల సృష్టిలో ముగిసింది. చెక్క కత్తి ఎంత మంచిది మరియు మీరు దానిని ఎప్పుడైనా ఉపయోగిస్తారా?
కలప యొక్క పీచు నిర్మాణం దాదాపు 50% సెల్యులోజ్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది సిద్ధాంతపరంగా మంచి బల లక్షణాలను కలిగి ఉన్న సహజ పాలిమర్. చెక్క నిర్మాణంలో మిగిలిన సగం ప్రధానంగా లిగ్నిన్ మరియు హెమిసెల్యులోజ్. సెల్యులోజ్ పొడవైన, గట్టి ఫైబర్‌లను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది కలపకు దాని సహజ బలానికి వెన్నెముకను అందిస్తుంది, హెమిసెల్యులోజ్ తక్కువ పొందికైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల కలప బలానికి ఏమీ దోహదపడదు. లిగ్నిన్ సెల్యులోజ్ ఫైబర్‌ల మధ్య శూన్యాలను నింపుతుంది మరియు జీవించే కలపకు ఉపయోగకరమైన పనులను చేస్తుంది. కానీ కలపను కుదించడం మరియు దాని సెల్యులోజ్ ఫైబర్‌లను మరింత గట్టిగా బంధించడం అనే మానవుల ఉద్దేశ్యం కోసం, లిగ్నిన్ ఒక అవరోధంగా మారింది.
ఈ అధ్యయనంలో, సహజ కలపను నాలుగు దశల్లో గట్టిపడిన కలప (HW)గా తయారు చేశారు. ముందుగా, కలపను సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు సోడియం సల్ఫేట్‌లో ఉడకబెట్టి, కొన్ని హెమిసెల్యులోజ్ మరియు లిగ్నిన్‌లను తొలగిస్తారు. ఈ రసాయన చికిత్స తర్వాత, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద చాలా గంటలు ప్రెస్‌లో నొక్కడం ద్వారా కలప దట్టంగా మారుతుంది. ఇది కలపలోని సహజ అంతరాలను లేదా రంధ్రాలను తగ్గిస్తుంది మరియు ప్రక్కనే ఉన్న సెల్యులోజ్ ఫైబర్‌ల మధ్య రసాయన బంధాన్ని పెంచుతుంది. తరువాత, సాంద్రతను పూర్తి చేయడానికి కలపను మరికొన్ని గంటలు 105° C (221° F) వద్ద ఒత్తిడి చేస్తారు, ఆపై ఎండబెట్టారు. చివరగా, తుది ఉత్పత్తిని జలనిరోధకంగా చేయడానికి కలపను 48 గంటలు ఖనిజ నూనెలో ముంచి వేస్తారు.
నిర్మాణాత్మక పదార్థం యొక్క ఒక యాంత్రిక లక్షణం ఇండెంటేషన్ కాఠిన్యం, ఇది బలవంతంగా పిండినప్పుడు వైకల్యాన్ని నిరోధించే దాని సామర్థ్యానికి కొలమానం. వజ్రం ఉక్కు కంటే గట్టిది, బంగారం కంటే గట్టిది, కలప కంటే గట్టిది మరియు ప్యాకింగ్ ఫోమ్ కంటే గట్టిది. రత్నాల శాస్త్రంలో ఉపయోగించే మోహ్స్ కాఠిన్యం వంటి కాఠిన్యాన్ని నిర్ణయించడానికి ఉపయోగించే అనేక ఇంజనీరింగ్ పరీక్షలలో, బ్రినెల్ పరీక్ష వాటిలో ఒకటి. దీని భావన సులభం: ఒక హార్డ్ మెటల్ బాల్ బేరింగ్ ఒక నిర్దిష్ట శక్తితో పరీక్ష ఉపరితలంలోకి నొక్కబడుతుంది. బంతి సృష్టించిన వృత్తాకార ఇండెంటేషన్ యొక్క వ్యాసాన్ని కొలవండి. బ్రినెల్ కాఠిన్యం విలువను గణిత సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది; స్థూలంగా చెప్పాలంటే, బంతి తగిలిన పెద్ద రంధ్రం, పదార్థం అంత మృదువైనది. ఈ పరీక్షలో, HW సహజ కలప కంటే 23 రెట్లు గట్టిగా ఉంటుంది.
చికిత్స చేయని సహజ కలప చాలావరకు నీటిని గ్రహిస్తుంది. ఇది కలపను విస్తరించి చివరికి దాని నిర్మాణ లక్షణాలను నాశనం చేస్తుంది. రచయితలు HW యొక్క నీటి నిరోధకతను పెంచడానికి రెండు రోజుల ఖనిజ నానబెట్టడాన్ని ఉపయోగించారు, ఇది దానిని మరింత హైడ్రోఫోబిక్ ("నీటికి భయపడటం") గా చేస్తుంది. హైడ్రోఫోబిసిటీ పరీక్షలో ఉపరితలంపై నీటి చుక్కను ఉంచడం జరుగుతుంది. ఉపరితలం ఎంత హైడ్రోఫోబిక్ అయితే, నీటి బిందువులు అంత గోళాకారంగా మారుతాయి. మరోవైపు, హైడ్రోఫిలిక్ ("నీటిని ప్రేమించే") ఉపరితలం బిందువులను చదునుగా వ్యాపిస్తుంది (మరియు తదనంతరం నీటిని మరింత సులభంగా గ్రహిస్తుంది). అందువల్ల, ఖనిజ నానబెట్టడం HW యొక్క హైడ్రోఫోబిసిటీని గణనీయంగా పెంచడమే కాకుండా, కలప తేమను గ్రహించకుండా నిరోధిస్తుంది.
కొన్ని ఇంజనీరింగ్ పరీక్షలలో, HW కత్తులు మెటల్ కత్తుల కంటే కొంచెం మెరుగ్గా పనిచేశాయి. HW కత్తి వాణిజ్యపరంగా లభించే కత్తి కంటే దాదాపు మూడు రెట్లు పదునైనదని రచయితలు పేర్కొన్నారు. అయితే, ఈ ఆసక్తికరమైన ఫలితానికి ఒక హెచ్చరిక ఉంది. పరిశోధకులు టేబుల్ కత్తులను లేదా మనం వెన్న కత్తులు అని పిలిచే వాటిని పోల్చారు. ఇవి ప్రత్యేకంగా పదునుగా ఉండటానికి ఉద్దేశించబడలేదు. రచయితలు తమ కత్తి స్టీక్‌ను కత్తిరించే వీడియోను చూపిస్తారు, కానీ సహేతుకంగా బలమైన వయోజన వ్యక్తి బహుశా మెటల్ ఫోర్క్ యొక్క నిస్తేజమైన వైపుతో అదే స్టీక్‌ను కత్తిరించవచ్చు మరియు స్టీక్ కత్తి చాలా బాగా పనిచేస్తుంది.
మేకుల సంగతేంటి? ఒకే HW మేకును మూడు పలకల కుప్పలో సులభంగా కొట్టవచ్చు, అయితే ఇనుప మేకులతో పోలిస్తే ఇది సాపేక్ష సౌలభ్యం వలె వివరంగా ఉండదు. చెక్క పెగ్‌లు అప్పుడు పలకలను కలిపి ఉంచగలవు, ఇనుప పెగ్‌ల మాదిరిగానే గట్టిదనంతో వాటిని విడదీసే శక్తిని తట్టుకుంటాయి. అయితే, వారి పరీక్షలలో, రెండు సందర్భాల్లోనూ బోర్డులు విఫలమయ్యే ముందు విఫలమయ్యాయి, కాబట్టి బలమైన మేకులు బహిర్గతమయ్యే అవకాశం లేదు.
ఇతర విధాలుగా HW గోర్లు మంచివా? చెక్క పెగ్‌లు తేలికగా ఉంటాయి, కానీ నిర్మాణం యొక్క బరువు ప్రధానంగా దానిని కలిపి ఉంచే పెగ్‌ల ద్రవ్యరాశి ద్వారా నడపబడదు. చెక్క పెగ్‌లు తుప్పు పట్టవు. అయితే, ఇది నీటికి అభేద్యంగా ఉండదు లేదా జీవవిచ్ఛిన్నం చెందదు.
సహజ కలప కంటే కలపను బలంగా తయారు చేసే ప్రక్రియను రచయిత అభివృద్ధి చేశారనడంలో సందేహం లేదు. అయితే, ఏదైనా నిర్దిష్ట పనికి హార్డ్‌వేర్ యొక్క ఉపయోగం గురించి మరింత అధ్యయనం అవసరం. ఇది ప్లాస్టిక్ లాగా చౌకగా మరియు వనరులు లేకుండా ఉండగలదా? ఇది బలమైన, మరింత ఆకర్షణీయమైన, అనంతంగా పునర్వినియోగించదగిన లోహ వస్తువులతో పోటీ పడగలదా? వారి పరిశోధన ఆసక్తికరమైన ప్రశ్నలను లేవనెత్తుతుంది. కొనసాగుతున్న ఇంజనీరింగ్ (మరియు చివరికి మార్కెట్) వాటికి సమాధానం ఇస్తుంది.