செயற்கை மரம்

விஞ்ஞானிகள் செயற்கை பிசின்களிலிருந்து செயற்கை மரத்தை உருவாக்கியுள்ளனர், இது இயற்கை மரத்தைப் பிரதிபலிக்கும் போது பல செயல்பாட்டு பயன்பாட்டிற்கான மேம்பட்ட பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது.

மரம் ஒரு கரிம மரங்கள், புதர்கள் மற்றும் புதர்களில் காணப்படும் நார்ச்சத்து திசு. மரத்தை மிகவும் பயனுள்ள மற்றும் மிகவும் பல்துறை பொருள் என்று அழைக்கலாம் கிரகம் பூமி. இது பல நோக்கங்களுக்காக ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் அதன் குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அதிக வலிமைக்காக மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது. மரத்தின் தனித்துவமான அனிசோட்ரோபிக் செல்லுலார் அமைப்பு (அதாவது வெவ்வேறு திசைகளில் உள்ள வெவ்வேறு பண்புகள்) அதற்கு அற்புதமான இயந்திர பண்புகளை வழங்குகிறது, மேலும் அதை வலுவான, கடினமான ஆனால் இன்னும் ஒளி மற்றும் நெகிழ்வானதாக ஆக்குகிறது. மரம் அதிக அழுத்த வலிமை மற்றும் குறைந்த இழுவிசை வலிமை கொண்டது. மரம் சுற்றுச்சூழலுக்கும் செலவுக்கும் ஏற்றது, மிகவும் வலிமையானது, நீடித்தது மற்றும் நீடித்தது மற்றும் காகிதம் தயாரிப்பதில் இருந்து வீடு கட்டுவது வரை எதையும் கட்டுவதற்குப் பயன்படுத்தலாம்.

இயற்கை ஏற்கனவே மரம் போன்ற அற்புதமான பொருட்களை நமக்கு வழங்கியுள்ளது. ஆயினும்கூட, இயற்கையில் ஏற்கனவே காணப்படும் உயிர்ப் பொருட்களின் அற்புதமான பண்புகளை 'மிமிக்' செய்யக்கூடிய உயர்-செயல்திறன் கொண்ட பயோமிமெடிக் பொறியியல் பொருட்களை வடிவமைத்து உருவாக்க இயற்கையைச் சுற்றி எப்போதும் ஒரு உத்வேகம் உள்ளது. மரத்தின் தனித்தன்மை குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அதிக வலிமையுடன் அதன் அனிசோட்ரோபிக் செல்லுலார் அமைப்பிலிருந்து வருகிறது. சமீப காலங்களில், விஞ்ஞானிகள் இந்த கருத்தை கருத்தில் கொண்டு பொருட்களை வடிவமைக்க முயற்சித்துள்ளனர், இது மரத்தின் அதிக வலிமை மற்றும் எடை போன்ற பண்புகளை நகலெடுக்கும் முயற்சியில் உள்ளது. இருப்பினும், பெரும்பாலான ஆராய்ச்சிகள் திருப்தியற்ற முடிவுகளுக்கு வழிவகுத்தது, ஏனெனில் வடிவமைக்கப்பட்ட பொருட்கள் ஏதேனும் ஒரு குறைபாட்டால் பாதிக்கப்பட்டுள்ளன. பொறியாளர்களுக்கு கட்டமைக்க இன்னும் கணிசமான சவாலாக உள்ளது செயற்கை மரம் போன்ற பொருட்கள். இது மிகவும் பொருத்தமானது, ஏனெனில் இது இயற்கை மரத்தை வளர்க்க பல தசாப்தங்கள் எடுக்கும் மற்றும் இயற்கை மரத்திற்கு ஒத்த ஒரு பொருளை உருவாக்குவதற்கு நேரம் மற்றும் செயல்திறன் ஒரு வலுவான அளவுகோலாகும்.

உயிர் ஊக்கம் கொண்ட மரம்

சீனாவின் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் உயிரியக்க செயற்கை பாலிமெரிக் புனையப்படுவதற்கான ஒரு புதிய உத்தியை வகுத்துள்ளனர். மரம் பெரிய அளவில். இந்த செயற்கை பொருள் மரம் போன்ற செல்லுலார் நுண் கட்டமைப்பு, நுண் கட்டமைப்புகளில் நல்ல கட்டுப்பாடு மற்றும் இயற்கை மரத்தின் இயந்திர பண்புகளுக்கு ஒப்பான எடை மற்றும் அதிக வலிமை போன்ற பண்புகளை வெளிப்படுத்தும். இந்த புதிய பொருள் இன்றுவரை ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்ட மற்ற பொறிக்கப்பட்ட மரங்களைப் போலல்லாமல் இயற்கை மரத்தைப் போலவே வலிமையானது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர்.

இயற்கையில் காணப்படும் மரத்தில் லிக்னின் எனப்படும் இயற்கையான பாலிமர் உள்ளது, இது மரத்தை வலிமையாக்குகிறது. லிக்னின் செல்லுலோஸின் சிறிய படிகங்களை ஒரு கண்ணி போன்ற அமைப்பில் பிணைத்து அதிக வலிமையை உருவாக்குகிறது. ஒத்த பண்புகளைக் கொண்ட ரெசோல் எனப்படும் செயற்கை பாலிமரைப் பயன்படுத்தி லிக்னினைப் பிரதிபலிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் நினைத்தனர். அவர்கள் பாரம்பரியமாக கிடைக்கக்கூடிய ரெசோல்களை (பினோலிக் பிசின் மற்றும் மெலமைன் பிசின்) வெற்றிகரமாக மாற்றினர். செயற்கை மரம் பொருள் போன்றது. பாலிமர் ரெசோலின் சுய-அசெம்பிளி பண்புகளை முதலில் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் பின்னர் தெமோகுரிங் செய்வதன் மூலமும் மாற்றம் அடையப்பட்டது. சுய-அசெம்பிளியை அடைவதற்கு, திரவ தெர்மோஸ்டாட் பிசின்கள் ஒரே திசையில் உறைந்து, பின்னர் 200 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மிகாமல் வெப்பநிலையில் (குறுக்கு இணைக்கப்பட்ட அல்லது பாலிமரைஸ்டு) குணப்படுத்தப்பட்டன. உற்பத்தி செய்யப்பட்ட பொறிக்கப்பட்ட மரம் இயற்கையான மரத்தை ஒத்திருக்கும் செல் போன்ற அமைப்பை ஏற்றுக்கொள்கிறது. பின்னர், தெர்மோகுரிங் - வெப்பநிலையால் தூண்டப்பட்ட இரசாயன மாற்றம் (இங்கே, பாலிமரைசேஷன்) ரெசோலில் உள்ள செயல்முறை - செயற்கை பாலிமெரிக் மரங்களை உருவாக்க செய்யப்பட்டது. அத்தகைய ஒரு பொருளின் துளை அளவு மற்றும் சுவர் தடிமன் கைமுறையாக கட்டுப்படுத்தப்படும். அது மட்டுமின்றி, மரத்தின் தேவைக்கு ஏற்ப ரெசோல் உருவாக்கும் படிகங்களையும் மாற்றலாம். ரெசோலை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் படிகங்களை சேர்ப்பதன் மூலமும் அல்லது மாற்றுவதன் மூலமும் நிறத்தை மாற்றலாம். இந்த பொறிக்கப்பட்ட மரம் சுருக்கப்பட்டால், அது அதன் இயற்கையான எதிர்ப்பைப் போன்ற எதிர்ப்பை வெளிப்படுத்துகிறது. ஆய்வில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள அணுகுமுறை செயற்கை மரங்களை தயாரிப்பதற்கான பசுமையான அணுகுமுறை என்றும் கூறலாம், இதில் செல்லுலோஸ் நானோ ஃபைபர்கள் மற்றும் கிராபெனின் ஆக்சைடு போன்ற நானோ பொருட்களின் உரம் பயன்படுத்தப்படலாம்.

சுவாரஸ்யமாக, பொறிக்கப்பட்ட செயற்கை மரம் இயற்கை மரத்துடன் ஒப்பிடும்போது நீர் மற்றும் அமிலத்திற்கு சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்பைக் காட்டுகிறது, அதே நேரத்தில் அதன் இயந்திர பண்புகளில் எந்த குறையும் இல்லை. இதன் பொருள் செயற்கை மரம் தீவிர வானிலை நிகழ்வுகளை எதிர்க்கும் மற்றும் பாதுகாப்பை வழங்குவதில் மேம்படுத்தப்படும். இது சிறந்த வெப்ப காப்பு மற்றும் தீக்கு மேம்படுத்தப்பட்ட எதிர்ப்பையும் காட்டுகிறது மற்றும் இயற்கை மரத்தைப் போல எளிதில் தீப்பிடிக்காது, ஏனெனில் முக்கியமாக ரெசோல் தீ தடுப்பு ஆகும். உற்பத்தி மற்றும் கட்டுமானம் போன்ற துறைகளுக்கு இது ஒரு வரப்பிரசாதமாக இருக்கும், குறிப்பாக இயற்கை மரத்தைப் பயன்படுத்தி கட்டும் போது தீப்பிடிக்கும் குடியிருப்பு கட்டிடங்கள். இயற்கை மரத்துடன் ஒப்பிடும்போது இது மிகவும் மேம்பட்டதாக இருப்பதால், கடினமான மற்றும் கடுமையான சூழல்களுக்கு பொருள் மிகவும் பொருத்தமானது. வலிமை மற்றும் வெப்ப காப்பு பண்புகளைப் பொறுத்து செல்லுலார் மட்பாண்டங்கள் மற்றும் ஏரோஜெல்கள் போன்ற நிலையான பொறியியல் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது இது தனித்துவமானது. அதன் அதிக வலிமை காரணமாக பெரும்பாலான பிளாஸ்டிக்-மர கலவைகளை விட இது மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். பொறிக்கப்பட்ட மரமானது பல பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, இது மிகவும் திறமையானது.

இல் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள நாவல் உத்தி அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் உயர்-செயல்திறன் கொண்ட பயோமிமெடிக் இன்ஜினியரிங் கலவைப் பொருட்களை உருவாக்குவதற்கும் பொறியியலாக்குவதற்கும் புதிய வழிகளை வழங்குகிறது, அவை அவற்றின் பாரம்பரிய சகாக்களை விட சில குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டிருக்கும். இத்தகைய நாவல் பொருட்கள் பல துறைகளில் பரந்த பயன்பாடுகளைக் கொண்டிருக்கலாம்.

***

{மேற்கோள் காட்டப்பட்ட ஆதாரங்களின் பட்டியலில் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள DOI இணைப்பைக் கிளிக் செய்வதன் மூலம் அசல் ஆய்வுக் கட்டுரையைப் படிக்கலாம்}

ஆதாரம் (ங்கள்)

Zhi-Long Y இல் அல். 2018 Bioinspired polymeric woods. அறிவியல் முன்னேற்றங்கள். 4(8)
https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7223

***