Інженери створили надзвичайно гострий ніж з дерева — як їм це вдалося?

25 жовтня 2021, 14:13
Ножем вдалося розрізати стейк (Фото:Bo Chen et al. / Matter)

Ножем вдалося розрізати стейк (Фото:Bo Chen et al. / Matter)

Експериментуючи з альтернативними методами обробки деревини, вчені придумали нову загартовану форму натурального матеріалу, з якої можна зробити ножі і цвяхи.

Команда технологів з США повідомляє, що отримані ножі майже в три рази гостріше, ніж стандартний ніж для обіднього столу.

Цей новий різновид матеріалу — розробка вчених з Університету Меріленда, які вирішили підвищити природну міцність дерева, яка створюється за рахунок целюлози. Целюлоза є основним компонентом деревини, складаючи від 40 до 50 відсотків матеріалу, і сама по собі має більш високе відношення міцності до щільності, ніж багато технічних матеріали, включаючи кераміку, метали і полімери.

Відео дня

Але інша частина деревини, що складається з геміцелюлози і лігніну — в’яжучих матеріалів, знижує її загальну міцність і обмежує сферу застосування. Автори дослідження вирішили видалити ці «слабкі» частини деревини, зберігши структуру целюлози.

«Це двоетапний процес. На першому етапі ми частково делігніфікуємо деревину. Зазвичай деревина дуже жорстка, але після видалення лігніну вона стає м’якою, гнучкою і трохи крихкою. На другому етапі ми робимо гаряче пресування, прикладаючи тиск і тепло до хімічно обробленої деревини, щоб ущільнити і видалити воду», — говорить старший автор Ден Лі.

Потім із загартованої деревини вирізали ніж і покрили мінеральним маслом, яке протидіє природній тенденції целюлози вбирати воду, продовжуючи термін служби матеріалу, зберігаючи гостроту леза і роблячи його безпечним для миття в посудомийній машині.

За словами вчених, ніж з твердого дерева майже в три рази гостріше ножа для обіднього столу з нержавіючої сталі і в 23 рази твердіше, ніж з натурального дерева. Його використовували для розрізання стейка середнього прожарювання.

«Міцність шматка матеріалу дуже чутлива до розміру і щільності дефектів, таких як порожнечі, канали або ямки», — говорить Лі. «Двоетапний процес, який ми використовуємо для обробки натуральної деревини, значно зменшує або усуває дефекти натуральної деревини».

Окремо команда використовувала нову тверду деревину для виготовлення цвяхів, які були не тільки стійкі до іржі, але і були такими ж гострими, як і звичайні сталеві цвяхи. Учені продемонстрували це, використавши дерев’яні цвяхи, щоб сколотити разом три дерев’яні дошки, не пошкодивши цвяхи.

Вчені сподіваються, що ця нова форма дерева стане екологічно чистою альтернативою стали і кераміці, які необхідно виковувати в печах при екстремальних температурах.

Раніше НВ писав, що дослідники з Університету Дарема у Великобританії та Інституту Фраунгофера в Німеччині розробили перший в світі матеріал, що не ріжеться, який назвали Proteus.

Його щільність становить всього 15% щільності стали, що, за їхніми словами, могло б забезпечити створення нових різновидів броні.

У Proteus використовуються керамічні сфери в алюмінієвій структурі. Ці сфери створюють руйнівні вібрації, які притупляють будь-які ріжучі інструменти. Дослідники черпали натхнення в жорсткій клітинній шкірці грейпфрута і міцних, стійких до руйнування раковинах молюсків.

Кутова шліфувальна машина або бурове долото переріжуть зовнішній шар пластини Proteus, але як тільки інструмент досягне вбудованих керамічних сфер, починається вібрація, яка притупляє гострі краї інструменту, а потім дрібні частинки керамічного пилу починають заповнювати проміжки в матрично-подібній структурі металу. Це призводить до того, що різати матеріал стає ще важче.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X