Skip to content Skip to navigation

Çelikten Daha Güçlü Ahşap Malzeme

Dr. Mahir E. Ocak
22/02/2018 - 17:03

Ahşap malzemeler binlerce yıldır mobilyalardan evlere pek çok şeyin üretiminde kullanılıyor. Ancak metal malzemeler kadar güçlü oldukları söylenemez. Geçmişte ahşap malzemeleri sıkıştırarak ve yoğunlaştırarak daha güçlü hale getirmek için araştırmalar yapıldı. Ancak yoğunlaştırılmış ahşap, özellikle neme maruz kaldığında, zamanla yeniden şişerek orijinal hacmine ve yoğunluğuna geri dönüyor.

Yakın zamanlarda ABD’deki Maryland Üniversitesi’nde çalışan Prof. Dr. Liangbing Hu ve öğrencileri ahşabı yoğunlaştırmak için yeni bir yöntem geliştirdi. Nature’da yayımlanan makalede detaylı bir biçimde açıklanan yöntemde sıkıştırma işlemi iki adımda yapılıyor. İlk adımda, kâğıt hamuru üretiminin ilk adımında olduğu gibi, malzeme sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum sülfit (NaSO3) çözeltisinin içinde kaynatılıyor. Böylece bitkilerin hücre duvarlarının sertleşmesini sağlayan iki polimer, odun özü (lignin) ve yarı selüloz (hemicellulose), ayrıştırılırken selüloz ise etkilenmeden kalıyor. İkinci adımda, hücre duvarları çökene kadar malzeme sıkıştırılıyor ve yeniden şişmesine izin verilmeden hafifçe ısıtılıyor. Yüksek basınç ve sıcaklık, yeni kimyasal bağların oluşmasına ve böylece ahşabın daha güçlü hale gelmesine sebep oluyor.

Sonuçlar, işlemden geçirildikten sonra malzemenin yoğunluğunun üç katına, parçalanmaya karşı direncinin on katına, sıkışmaya karşı direncinin 50 katına, sertliğinin 20 katına çıktığını gösteriyor. Sıkıştırılmış ahşap, darbelere ve çizilmelere karşı daha dayanıklı hale geliyor. Her şeyden önemlisi, aşırı neme maruz kalsa bile şişerek eski büyüklüğüne geri dönmüyor. Laboratuvar testleri sırasında beş gün boyunca aşırı neme maruz bırakılan malzemelerin sadece %10 oranında şiştiği görülmüş. Ayrıca malzemeyi boyayarak şişme tamamen de ortadan kaldırılabiliyor.

Elde edilen sonuçlar, gelecekte yeni tür hafif malzemelerin geliştirilmesine imkân verebilir. Örneğin günümüzde daha hafif araçlar üretmek için sıradan çelik yerine alüminyum alaşımları ya da karbonfiber kompozitleri kullanılıyor. Ancak bu malzemeler sıradan çeliğe göre daha pahalı olduğu için araçların maliyeti ve dolaysıyla satış fiyatları artıyor. Her ne kadar bu hafif ve güçlü malzemelerle üretilen araçlar daha az yakıt tüketse de, çoğu zaman yakıttan yapılan tasarruf yüksek üretim maliyetlerinin yanında küçük kalıyor. Gelecekte sıkıştırılmış ahşap malzemeleri araç üretiminde kullanmak mümkün olabilir. Ahşap malzemelerin üretimi, alüminyum alaşımlara göre hem daha az maliyetli hem de ahşabın geri dönüştürülmesi çok daha kolay.

Şu an için sıkıştırılmış ahşabın yaygın kullanımının önündeki en önemli engel, geliştirilen yöntemin büyük ölçekte üretime uygun hale getirilmesi için gerekli mühendislik çalışmalarının henüz yapılmamış olması. Araştırmacılar, laboratuvar çalışmaları sırasında kitap büyüklüğündeki her bir sıkıştırılmış ahşap malzemeyi üretmek için birkaç saat harcamışlar. Dolayısıyla geliştirilen yöntemin büyük ölçekli sanayi üretimine uygun hale gelmesi için, çok daha büyük malzemeleri çok daha kısa sürede elde etmeye imkân verecek biçimde düzenlenmesi ve geliştirilmesi gerekiyor.

İlgili İçerikler

Malzeme Bilimi

Günümüzde yaygın olarak kullanılan lityum iyon piller pek çok bakımdan sorunlu. Örneğin kullanılan lityum iyon pillerin sadece %5’i geri dönüştürülüyor. 

Malzeme Bilimi

Brown Üniversitesinde çalışan Robert Hurt ve arkadaşları sivrisineklere karşı koruma sağlayan grafen tabanlı bir kumaş geliştirdi. 

Malzeme Bilimi

Bir grup araştırmacı, üzerine ışık tutulduğunda kasılan bir tür polimer (tekrar eden birimlerden oluşan zincir biçimli uzun molekül) geliştirdi. Ağırlıkları kaldırmayı başarabilen malzemeden yapay kas üretiminde yararlanılabilir.

Malzeme Bilimi

Her yıl milyonlarca araba lastiği kullanılamaz hale geliyor. Çöplüklerde ve atık depolarında biriken bu lastikler hem çevreyi kirletiyor hem de sağlığı tehdit ediyor. Üstelik esnek ve dirençli oldukları için doğada yok olmaları çok uzun yıllar alıyor.

Malzeme Bilimi

Uluslararası bir araştırma grubu bir tür örümcek ipeğinin neme maruz kaldığında kısaldığını ve büküldüğünü keşfetti. Gelecekte örümcek ipeği kullanarak yapay kaslar üretmek mümkün olabilir. Dr. Dabiao Liu ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Science Advances’ta yayımlandı.

Malzeme Bilimi

Northwestern Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı, kendini onaran metal kaplaması geliştirdi. Malzeme çizildikten, kazındıktan ya da çatladıktan sonra sadece saniyeler içinde kendini onarabiliyor. 

Malzeme Bilimi

Aralarında ODTÜ öğretim üyesi Dr. Sezer Özerinç'in de yer aldığı uluslararası bir araştırma grubu, kendi geliştirdikleri bir yöntemi kullanarak özel bir nikel folyo üretti. Yapısı ve yoğunluğu ahşaba benzediği için metal ahşap olarak adlandırılan malzeme çelik kadar güçlü.

Malzeme Bilimi

ABD’deki Sandia Ulusal Laboratuvarı’nda çalışan bir grup araştırmacı tarafından üretilen platin (Pt) - altın (Au) alaşımının dünyanın aşınmaya karşı en dayanıklı malzemesi olduğu düşünülüyor.

Malzeme Bilimi

Çoğunluğu Türk bilim insanlarından oluşan bir grup araştırmacı ısıya duyarlı görüntüleme sistemlerinden gizlenmeyi sağlayan bir çeşit yüzey malzemesi tasarlayıp üretti.

Malzeme Bilimi

Kaliforniya Üniversitesi San Diego’da çalışan bir grup bilim insanı, üç boyutlu esnek elektronik cihazlar üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi.