DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu




ŠUMARSKI LIST 9-10/2006 str. 35     <-- 35 -->        PDF

I. Grbac, R. Ojurović: PRIMJENA NANOTEHNOLOGIJE U INDUSTRIJAMA BAZIRANIM NA . Šumarski list br. 9–10, CXXX (2006), 411-420
omjera debljine stanične stijenke te šupljina ili drugih
struktura u staničnoj stijenki. Ti rezultati mogu naznačiti
doprinos anizotropije svojstava stanične stijenke na izmjerenu
anizotropiiu punogČmasivnog drva.


Pnmjence, w´le r , sLdn.c, ,J,val, su „.jecaj
tangentno—»tangencijalno i radijalno usmjerenih staničnih
stijenki (poprečni presjek) na mehanička svojstva
podsloja S2. Otkrili su kako su čvrstoća i modul elastičnosti
slični na te dvije lokacije, što upućuje na minimalan
doprinos anizotropiji punogČmasivnog drva.


Nanoindentacija se koristi i za ispitivanje svojstava
podsloja S2 različitih drvenastih tkiva. Godovi su jedno
od dramatičnijih obilježja drva koji se u drvu vide makroskopski.
Razlike u svojstvima ranog i kasnog drva opsežno
su istraživani na razini punog—»masivnog drva
ili makroskopskoj razini, gdje se povećanje mehaničkih
svojstava kasnog drva objašnjava pomoću veće gustoće
ili većom masom stanične stijenke po jedinici volumena.
Uporabom nanoindentacije na smreki, Wimmer i suradnici
otkrili su kako je prosječni modul elastičnosti
kasnog oko 55 % veći od ranog drva, a prosječna tvrdoća
kasnog oko 30 % veća od ranog drva. Izmjerene
razlike mehaničkih svojstava upućuju na razliku u sastavu,
ultrastrukturi ili na interakciju između celuloze-he


miceluloze-lignina u ranom, odnosno kasnom drvu. Bez
obzira na specifične mehanizme, ovaj rezultat upućuje
kako promjene svojstava u nanostupanjskim domenama
unutar tkiva stanične stjenke kod ranog i kasnog drva
mogu doprinijeti promjeni mehaničkih svojstava punog—
»masivnog drva.


Kod razvoja stanica drva isprva nastaje porozna
struktura celuloza-hemiceluloza, nakon čega unutar te
strukture slijedi lignifikacija. Ako se pretpostavi kako
je kod odraslih stanica lignifikacija dovršena, a kod nedozrelih
stanica lignifikacija još nije dovršena, tada se
usporedbom ta dva slučaja može procijeniti utjecaj volumnog
udjela lignina na mehanička svojstva. Provedena
je nanoindentacija (Gindl i suradnici 2002) na
podsloju S2 poprečnih presjeka stanica drva norveške
smreke (Picea abies (L.) Karst.) u kojima je sadržaj
lignina odraslih stanica drva dvaput veći od onog u nedozrelim
stanicama. Studija je otkrila kako je modul
elastičnosti razvijene stanice drva 22 % viši, a tvrdoća
26 % viša od onih kod nedozrele stanice drva. Ta studija
pokazala je kako stupanj lignifikacije mijenja mehanička
svojstva staničnih stijenki. Osim toga, ista je pokazala
kako nanoindentacija može pomoći u procjeni
biološkog razvoja drvenastog tkiva.


4.4. Razvoj primjenjiv na proizvode – Products-Based Research
Mnogi programi nanotehnologije usredotočeni su
na fundamentalna istraživanja koja su nekoliko razina
udaljeni od razvoja proizvoda. Međutim, postoje nedvojbene
mogućnosti kako nanotehnologija može
značajno utjecati na poboljšanje uporabnih svojstava
proizvoda ili na promjenu smjera razvoja proizvoda. U
nastavku su razmotrena dva slučaja: povećanje mehaničkih
svojstava i spajanje lijepljenjem.


Izrada podova zahtijeva površine otporne na habanje
i udarce. Općenito, otpornost na habanje neke površine
povećava se s povećanjem čvrstoće i modula
elastičnosti. Sljedeći postupci mogu povećati otpornost
na habanje promjenom svojstava drva radi poboljšanja
mehaničkih svojstava: ugušćivanje drva, kemijska pro


mjena drva te impregnacija drva pomoću smola. U slučaju
impregnacije, povećanje mehaničkih svojstava
može biti posljedica ispunjavanja mikroskopskih staničnih
šupljina, difuzije u stanične stijenke ili kombinacije
tih dvaju postupaka.


Za drugi slučaj postoje analitičke tehnike za mjerenje
difuzije polimernih komponenti u stanične stijenke.
Međutim, samo nanoindentacija može osigurati jasan
postupak procjene jesu li navedene polimerne komponente
promijenile svojstva stanične stijenke. Razumijevanjem
načina promjene mehaničkih svojstava, daljnji
razvoj postupka promjene može se prilagoditi posebnim
zahtjevima mehanizma otvrdnjavanja.


4.4.1. Primjer nanoindentacije – The Example of Nanoindentation
U nastavku je opisan primjer postupka za spojeve
zasnovane na melaminu, koji se koriste za promjenu
drva radi povećanja mehaničkih svojstava te za poboljšanje
površinske adhezije. Pokazalo se (M i r o y e t i suradnici
1995) kako europska bukva modificirana melaminom
ima tvrdoću po Brinellu dva do tri puta veću od
one kod drva koje nije obrađeno. Međutim, zbog velikog
volumena interakcije kod tehnike indentacije po


5
Spektroskopija je analiza linija spektra svjetla emitiranog od
pobuđenog atoma, kada njegov elektron prelazi kroz orbitalu.
Iz ovih se linija može izračunati energija i udaljenost između elektronskih
orbitala.


Brinellu, nemoguće je odrediti jesu li promjene svojstava
posljedica ispunjenih staničnih šupljina drva ili promjena
mehaničkih svojstava u staničnim stijenkama.
Analitičke tehnike poput spektroskopije5 gubitka energije
elektrona, UV-mikroskopije i infracrvene spektroskopije,
potvrdile su kako melamin može difundirati u
sve slojeve stanične stijenke, međutim, nije postojala
eksperimentalna potvrda kako se time mijenjaju svojstva
stanične stijenke. Nanoindentacija je pokazala
(G i n d l i suradnici 2002) kako stanične stijenke izmijenjene
melaminom imaju povećanje modula elastičnosti
od 33 % te povećanje tvrdoće od 115 %. Nedvojbeno