چوب صنوبر سوپرپارامغناطیس فورفوریله: ویژگی‌های ریخت‌شناسی، فیزیکی و مکانیکی

Abstract

سابقه و هدف: چوب مغناطیسی یکی از فرآورده‌های نانوفناوری چوب است که پتانسیل‌های کاربردی بالایی را در حوزه‌های مختلف صنعتی نشان داده است. چوب سوپرپارامغناطیس فراورده‌ای است که عموماً با سنتز درجای نانوذرات مغناطیسی درون بافت چوب تولید می‌شود. در این میان، چوب گونه‌های تند رشد توجه‌ بیشتری را به خود معطوف نموده‌اند. از سوی دیگر، برخی ویژگی‌های ذاتی چوب، نظیر جذب‌ آب و عدم ثبات ابعادی و نیز آسیب‌پذیری در برابر عوامل مخرب بیولوژیکی و هوازدگی می‌تواند دامنه کاربرد چوب مغناطیسی را به عنوان یک ماده پیشرفته‌ی مهندسی محدود نمایند. این مطالعه با هدف ارزیابی تأثیر تیمار فورفوریلاسیون بر اصلاح رفتارهای فیزیکی و مکانیکی چوب صنوبر سوپرپارامغناطیس تولید شده با روش سنتز درجای نانوذرات مغناطیسی انجام شد. مواد و روش‌ها:سنتز درجای نانوذرات مگنتیت درون چوب صنوبر (Populous deltoides)، با استفاده محلول کلریدهای آهن II و III، با نسبت مولی 2:1، درون یک سیلندر خلاء/فشار انجام شد. پس از آن، چوب تیمار شده با زهکشی کاتیون‌های آهن و جایگزینی آن با محلول یک مولار هیدروکسید سدیم به چوب مغناطیسی تبدیل شد. پس از شستشوی محلول سود اضافی و خشک کردن، چوب صنوبر مغناطیسی، تحت سیستم خلاء-فشار، با دو غلظت متفاوت از محلول اشباع فورفوریل الکل تیمار و به دنبال انجام تیمارهای حرارتی لازم به چوب-پلیمر تبدیل شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان، پراش پرتوایکس، مغناطیس‌سنجی نمونه ‌ارتعاشی، آزمون خمش استاتیک، و آزمون جذب آب و واکشیدگی ضخامت بلند مدت، جهت ارزیابی رفتار آزمونه‌ها استفاده شد. یافته‌ها:تبدیل چوب صنوبر به چوب مغناطیسی، درصد افزایش وزن حاصل از فرایند فورفوریلاسیون را کاهش داد. مغناطش اشباع چوب مغناطیسی در نتیجه تیمار فورفوریلاسیون و تبدیل شدن به چوب-پلیمر کاهش معناداری را نشان داد. تغییر غلظت محلول فورفوریل الکل تأثیر معناداری را بر مغناطش اشباع چوب-پلیمرهای مغناطیسی تولید شده نشان نداد. تیمار فورفوریلاسیون، مقاومت خمشی و مدول خمشی آزمونه‌ها را کاهش داد. رفتار خمشی آزمونه‌های چوب-پلیمر مغناطیسی و غیر مغناطیسی حاصل از تیمار با غلظت مشابه فورفوریل الکل تفاوت معناداری را نشان نداد. بررسی میکروسکوپی سطح شکست دیواره‌ی الیاف چوب در آزمونه‌های خمش اثر تیمار فورفوریلاسیون در تغییر رفتار دیواره الیاف از منعطف به ترد را نشان داد که منطبق با نتایج آزمون خمش بود. از سوی دیگر، با افزایش درصد جذب ماده پلیمری در ساختار چوب، جذب آب بلند مدت و واکشیدگی ضخامت آزمونه‌ها کاهش یافت. آزمونه‌های چوب-پلیمر مغناطیسی جذب آب و واکشیدگی ضخامت بیشتری در مقایسه با نمونه‌های چوب-پلیمر غیرمغناطیسی نشان دادند.نتیجه‌گیری:بر اساس نتایج این مطالعه، در صورت لزوم استفاده از چوب صنوبر مغناطیسی در محیط‌های با رطوبت بالا، تبدیل آن به چوب-پلیمر مغناطیسی با استفاده از فورفوریل الکل توصیه می‌شود، مشروط بر آنکه ویژگی‌های مکانیکی مورد نیاز را دارا باشد.

Keywords

• چوب مغناطیسی
• سنتز درجا
• چوب-پلیمر
• فورفوریل الکل
• نانوذره مگنتیت