হাজার হাজার বছর ধরে প্রাকৃতিক কাঠ এবং ধাতু মানুষের জন্য অপরিহার্য নির্মাণ সামগ্রী। আমরা যে সিন্থেটিক পলিমারগুলিকে প্লাস্টিক বলি, সেগুলি সাম্প্রতিক একটি আবিষ্কার যা বিংশ শতাব্দীতে বিস্ফোরিত হয়েছিল।
ধাতু এবং প্লাস্টিক উভয়েরই এমন বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা শিল্প ও বাণিজ্যিক ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত। ধাতু শক্তিশালী, অনমনীয় এবং সাধারণত বায়ু, জল, তাপ এবং ধ্রুবক চাপের জন্য স্থিতিস্থাপক। তবে, তাদের পণ্য উৎপাদন এবং পরিশোধন করার জন্য আরও সম্পদের (যার অর্থ আরও ব্যয়বহুল) প্রয়োজন। প্লাস্টিক ধাতুর কিছু কার্যকারিতা প্রদান করে, তবে কম ভরের প্রয়োজন হয় এবং উৎপাদন করা খুব সস্তা। তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি প্রায় যেকোনো ব্যবহারের জন্য কাস্টমাইজ করা যেতে পারে। তবে, সস্তা বাণিজ্যিক প্লাস্টিকগুলি ভয়ানক কাঠামোগত উপকরণ তৈরি করে: প্লাস্টিকের যন্ত্রপাতি ভালো জিনিস নয় এবং কেউ প্লাস্টিকের ঘরে থাকতে চায় না। উপরন্তু, এগুলি প্রায়শই জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে পরিশোধিত হয়।
কিছু ক্ষেত্রে, প্রাকৃতিক কাঠ ধাতু এবং প্লাস্টিকের সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে। বেশিরভাগ পারিবারিক বাড়ি কাঠের কাঠামোর উপর নির্মিত হয়। সমস্যা হল প্রাকৃতিক কাঠ খুব নরম এবং জল দ্বারা খুব সহজেই ক্ষতিগ্রস্ত হয় যা বেশিরভাগ সময় প্লাস্টিক এবং ধাতু প্রতিস্থাপন করতে পারে না। ম্যাটার জার্নালে প্রকাশিত একটি সাম্প্রতিক গবেষণাপত্রে এই সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করে এমন একটি শক্ত কাঠের উপাদান তৈরির অন্বেষণ করা হয়েছে। এই গবেষণাটি কাঠের ছুরি এবং পেরেক তৈরিতে পরিণত হয়েছে। কাঠের ছুরি কতটা ভালো এবং আপনি কি শীঘ্রই এটি ব্যবহার করবেন?
কাঠের তন্তুযুক্ত কাঠামোতে প্রায় ৫০% সেলুলোজ থাকে, যা তাত্ত্বিকভাবে ভালো শক্তির বৈশিষ্ট্যযুক্ত একটি প্রাকৃতিক পলিমার। কাঠের কাঠামোর বাকি অর্ধেকটি মূলত লিগনিন এবং হেমিসেলুলোজ। যদিও সেলুলোজ লম্বা, শক্ত তন্তু তৈরি করে যা কাঠকে তার প্রাকৃতিক শক্তির মেরুদণ্ড প্রদান করে, হেমিসেলুলোজের সুসংগত কাঠামো খুব কম থাকে এবং এইভাবে কাঠের শক্তিতে কোনও অবদান রাখে না। লিগনিন সেলুলোজ তন্তুগুলির মধ্যে শূন্যস্থান পূরণ করে এবং জীবন্ত কাঠের জন্য দরকারী কাজ সম্পাদন করে। কিন্তু কাঠকে সংকুচিত করার এবং এর সেলুলোজ তন্তুগুলিকে আরও শক্তভাবে আবদ্ধ করার উদ্দেশ্যে, লিগনিন একটি বাধা হয়ে দাঁড়ায়।
এই গবেষণায়, চারটি ধাপে প্রাকৃতিক কাঠকে শক্ত কাঠ (HW) তৈরি করা হয়েছিল। প্রথমে, কাঠকে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড এবং সোডিয়াম সালফেটে সিদ্ধ করা হয় যাতে কিছু হেমিসেলুলোজ এবং লিগনিন অপসারণ করা যায়। এই রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণের পরে, কাঠকে ঘরের তাপমাত্রায় কয়েক ঘন্টা ধরে প্রেসে চাপ দিয়ে ঘন করা হয়। এটি কাঠের প্রাকৃতিক ফাঁক বা ছিদ্র হ্রাস করে এবং সংলগ্ন সেলুলোজ তন্তুগুলির মধ্যে রাসায়নিক বন্ধন বৃদ্ধি করে। এরপর, কাঠকে আরও কয়েক ঘন্টার জন্য 105° C (221° F) তাপমাত্রায় চাপ দিয়ে সম্পূর্ণ ঘনত্ব দেওয়া হয় এবং তারপর শুকানো হয়। অবশেষে, কাঠকে 48 ঘন্টার জন্য খনিজ তেলে ডুবিয়ে রাখা হয় যাতে সমাপ্ত পণ্যটি জলরোধী হয়।
কাঠামোগত উপাদানের একটি যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য হল ইন্ডেন্টেশন কঠোরতা, যা বল প্রয়োগের মাধ্যমে চাপ দিলে বিকৃতি প্রতিরোধ করার ক্ষমতার পরিমাপ। হীরা ইস্পাতের চেয়ে শক্ত, সোনার চেয়ে শক্ত, কাঠের চেয়ে শক্ত এবং প্যাকিং ফোমের চেয়ে শক্ত। রত্নবিদ্যায় ব্যবহৃত মোহস কঠোরতার মতো কঠোরতা নির্ধারণের জন্য ব্যবহৃত অনেক ইঞ্জিনিয়ারিং পরীক্ষার মধ্যে, ব্রিনেল পরীক্ষা তাদের মধ্যে একটি। এর ধারণাটি সহজ: একটি শক্ত ধাতব বল বিয়ারিং একটি নির্দিষ্ট বল দিয়ে পরীক্ষার পৃষ্ঠে চাপানো হয়। বল দ্বারা তৈরি বৃত্তাকার ইন্ডেন্টেশনের ব্যাস পরিমাপ করুন। ব্রিনেলের কঠোরতার মান একটি গাণিতিক সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা হয়; মোটামুটিভাবে বলতে গেলে, বলটি যত বড় গর্ত আঘাত করবে, উপাদানটি তত নরম হবে। এই পরীক্ষায়, HW প্রাকৃতিক কাঠের চেয়ে 23 গুণ শক্ত।
বেশিরভাগ অপরিশোধিত প্রাকৃতিক কাঠ পানি শোষণ করবে। এটি কাঠকে প্রসারিত করতে পারে এবং অবশেষে এর কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলিকে ধ্বংস করতে পারে। লেখকরা HW-এর জল প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য দুই দিনের খনিজ ভেজানোর পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন, যা এটিকে আরও হাইড্রোফোবিক ("জলকে ভয় পায়") করে তোলে। হাইড্রোফোবিসিটি পরীক্ষায় একটি পৃষ্ঠের উপর এক ফোঁটা জল রাখা জড়িত। পৃষ্ঠ যত বেশি হাইড্রোফোবিক হবে, জলের ফোঁটা তত বেশি গোলাকার হয়ে উঠবে। অন্যদিকে, একটি হাইড্রোফিলিক ("জল-প্রেমী") পৃষ্ঠ ফোঁটাগুলিকে সমতলভাবে ছড়িয়ে দেয় (এবং পরবর্তীতে আরও সহজে জল শোষণ করে)। অতএব, খনিজ ভেজানোর পদ্ধতি কেবল HW-এর হাইড্রোফোবিসিটি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে না, বরং কাঠকে আর্দ্রতা শোষণ করতেও বাধা দেয়।
কিছু ইঞ্জিনিয়ারিং পরীক্ষায়, HW ছুরিগুলি ধাতব ছুরির তুলনায় কিছুটা ভালো পারফর্ম করেছে। লেখকরা দাবি করেছেন যে HW ছুরিটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ছুরির তুলনায় প্রায় তিনগুণ ধারালো। তবে, এই আকর্ষণীয় ফলাফলের একটি সতর্কতা রয়েছে। গবেষকরা টেবিল ছুরি, অথবা আমরা যাকে মাখনের ছুরি বলতে পারি, তুলনা করছেন। এগুলি বিশেষভাবে ধারালো হওয়ার জন্য নয়। লেখকরা তাদের ছুরির স্টেক কাটার একটি ভিডিও দেখান, তবে একজন মোটামুটি শক্তিশালী প্রাপ্তবয়স্ক সম্ভবত ধাতব কাঁটার নিস্তেজ দিক দিয়ে একই স্টেক কাটতে পারে এবং একটি স্টেক ছুরি আরও ভালো কাজ করবে।
পেরেক সম্পর্কে কী বলা যায়? একটি মাত্র HW পেরেক সহজেই তিনটি তক্তার স্তূপে আঘাত করা যায়, যদিও লোহার পেরেকের তুলনায় এটি ততটা বিস্তারিত নয় যতটা আপেক্ষিকভাবে সহজ। কাঠের খুঁটিগুলি তখন তক্তাগুলিকে একসাথে ধরে রাখতে পারে, লোহার খুঁটির মতোই প্রায় একই শক্ততার সাথে, যা তাদের ছিঁড়ে ফেলার শক্তিকে প্রতিরোধ করে। তবে তাদের পরীক্ষায়, উভয় ক্ষেত্রেই বোর্ডগুলি ব্যর্থ হয়েছিল, উভয় পেরেক ব্যর্থ হওয়ার আগে, তাই শক্তিশালী পেরেকগুলি উন্মুক্ত ছিল না।
HW নখ কি অন্য কোন দিক থেকে ভালো? কাঠের খুঁটি হালকা হয়, কিন্তু কাঠামোর ওজন মূলত খুঁটির ভর দ্বারা চালিত হয় না যা এটিকে একসাথে ধরে রাখে। কাঠের খুঁটিতে মরিচা পড়বে না। তবে, এটি জল বা জৈব পচনের জন্য অভেদ্য হবে না।
লেখক কাঠকে প্রাকৃতিক কাঠের চেয়ে শক্তিশালী করার একটি প্রক্রিয়া তৈরি করেছেন, এতে কোন সন্দেহ নেই। তবে, যেকোনো নির্দিষ্ট কাজের জন্য হার্ডওয়্যারের উপযোগিতা সম্পর্কে আরও গবেষণা প্রয়োজন। এটি কি প্লাস্টিকের মতো সস্তা এবং সম্পদহীন হতে পারে? এটি কি শক্তিশালী, আরও আকর্ষণীয়, অসীম পুনর্ব্যবহারযোগ্য ধাতব বস্তুর সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে? তাদের গবেষণা আকর্ষণীয় প্রশ্ন উত্থাপন করে। চলমান প্রকৌশল (এবং শেষ পর্যন্ত বাজার) তাদের উত্তর দেবে।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-১৩-২০২২
