مقدمة
حقق فريق من العلماء في جامعة نانجينغ الصينية تقدمًا كبيرًا في تعزيز قوة الخشب عبر تقنية كيميائية مبتكرة تعمل على إزالة الأنابيب المجوفة داخل بنيته، المعروفة باسم lumen، مما يجعله أكثر كثافة وقوة من الألمنيوم والسبائك المعدنية. تعتمد هذه الطريقة على معالجة كيميائية بدلاً من الضغط الميكانيكي التقليدي، مما يحسن من أداء الخشب ويوفر بديلاً مستدامًا للمعادن في التطبيقات الهندسية بواسطة تقنية تعزيز الخشب.
مشكلة الخشب التقليدي
يتكون الخشب من شبكة معقدة من السليلوز واللجنين والهيميسليلوز، وتوجد داخله قنوات مجوفة تعمل على تقليل صلابته، مما يحد من استخدامه في التطبيقات الإنشائية الثقيلة. في الأساليب التقليدية، يتم تحسين قوة الخشب عبر الضغط الساخن، ولكنه يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للقوة، مما يجعله أقل كفاءة في بعض الاستخدامات، والتي يمكن تجاوزها باستخدام تقنية تعزيز الخشب.
“التقنية الجديدة تعمل على تقليص الخشب بشكل متساوٍ، مما يعزز قوته ويجعله أكثر متانة من المواد الإنشائية التقليدية.” – فريق البحث بجامعة نانجينغ
آلية التقنية الكيميائية
يعتمد العلماء على عملية كيميائية ثنائية تعيد تشكيل بنية الخشب الداخلية بطريقة دقيقة، وذلك عبر الخطوات التالية:
- إزالة اللجنين جزئيًا: يتم غلي الخشب في محلول من هيدروكسيد الصوديوم (الصودا الكاوية) وكبريتيت الصوديوم، مما يزيل بعض اللجنين المسؤول عن التماسك بين الألياف. هذه الخطوة مهمة لتقنية تعزيز الخشب.
- نقع الخشب في مذيب خاص: يتم غمره في خليط من كلوريد الليثيوم وثنائي ميثيل أسيتاميد (Dimethylacetamide)، مما يؤدي إلى تمدد السليلوز واللجنين المتبقي.
- التجفيف والانكماش المتساوي: بعد النقع، يتم تجفيف الخشب تدريجيًا، مما يؤدي إلى تقليصه بشكل موحد وإزالة الفراغات الداخلية، مما يعزز قوته بشكل كبير بهذه التقنية الكيميائية الخاصة.
نتائج التقنية الجديدة
أظهرت الاختبارات أن الخشب المعالج بهذه الطريقة يتمتع بخصائص ميكانيكية فائقة تتجاوز بعض المعادن مثل الألمنيوم، حيث يتميز بـ:
- مقاومة شد تصل إلى 496.1 ميجا باسكال.
- قوة انحناء تبلغ 392.7 ميجا باسكال.
- صلابة تصادمية تبلغ 75.2 كيلوجول/متر مربع، مما يظهر فعالية تقنية تعزيز الخشب.
فوائد التقنية الجديدة
- أقوى من الألمنيوم: يوفر قوة ميكانيكية فائقة مع وزن أقل ليبرز كنوع من تعزيز الخشب.
- مادة صديقة للبيئة: يقلل من الحاجة إلى التعدين واستخدام المعادن الثقيلة.
- توزيع قوة متساوٍ: على عكس الضغط الساخن التقليدي، يعزز الصلابة دون تشوهات.
- إمكانية استخدامه في البناء والهندسة: قد يكون بديلاً للصلب والألمنيوم في بعض التطبيقات. هكذا تظهر فوائد تقنية تعزيز الخشب.
“يمكن أن يصبح الخشب المعزز مستقبل المواد الإنشائية المستدامة، مع خصائص تفوق العديد من المعادن التقليدية.” – الباحثون في جامعة نانجينغ
مقارنة بين الخشب المعزز والمواد الأخرى
| المادة | مقاومة الشد (MPa) | قوة الانحناء (MPa) | صلابة الصدمات (kJ/m²) |
|---|---|---|---|
| الخشب المعالج كيميائيًا | 496.1 | 392.7 | 75.2 |
| بتقنية تعزيز الخشب | 350 | 250 | 40 |
| سبائك الألمنيوم | 310 | 280 | 50 |
خاتمة
تمثل هذه التقنية ثورة في عالم المواد الإنشائية، حيث يمكن للخشب المعزز كيميائيًا أن يحل محل المعادن في العديد من التطبيقات الهندسية والإنشائية بفضل تقنية تعزيز الخشب. مع تقدم الأبحاث، قد نشهد قريبًا مباني وهياكل ضخمة مصنوعة بالكامل من الخشب المعالج، مما يقلل من التأثير البيئي للبناء ويوفر بديلاً مستدامًا ومبتكرًا للمواد التقليدية.
