HLEDEJ


ČLÁNKY ▸
KATALOG DOMŮ
FIRMY ▸
NÁSTROJE ▸

Dřevo je geniální kompozit 2.díl

V minulém díle jsme představili dřevo jako bio-kompozit s určitými vlastnostmi. V tomto příspěvku se podíváme blíže na to, z čeho je dřevo složeno a jaké prvky konečné vlastnosti dřeva nejvíce určují. Dřevo je složeno převážně z celulózy, ligninu a hemicelulóz. Každá tato složka má jiné mechanické vlastnosti, jejichž množství a orientace udává mechanické vlastnosti dřeva jako celku.

Princip kompozitu

Krystalická vlákna celulózy plní funkci výztuhy, lignin matrice a hemicelulózy pojiva. V tab. 1 můžeme nalézt zastoupení jednotlivých komponentů tvořících dřevní hmotu u listnáčů a u jehličnanů.

V následující tabulce je zobrazen přehled nejdůležitějších mechanických vlastností jednotlivých složek a dřeva jako celku

Z tab.2 je zřejmé že celulóza má vysokou pevnost i modul pružnosti a v budoucnu se možná podaří tyto vlastnosti naplno využít. Vlákno celulózy může být teoreticky skoro stejně pevné jako kevlar zhotovený z uhlíkových vláken, který je svou pevností proslulý. [5]

Dřevo má oproti ostatním průmyslově vyráběným kompozitům nejnižší hustotu. Při porovnávání jednotlivých materiálů je podstatný právě rozdíl jejich hustot. Dřevo má na jednotku hustoty v některých kritériích lepší vlastnosti, než průmyslově vyráběné materiály viz tab. 3 [1].

Orientace elementů v kompozitu

Další řešenou problematikou u kompozitních materiálů je orientace elementů např. ve svazku, vrstvě atd. Dřevo má různou orientaci elementů v každé vrstvě buňky, jak je zřejmé z obr. 2.

Úhel mikrofibril složených z jednohlivých řetezců celolózy hemicelulóz a ligninu v jednotlivých vrstvách, ale především v S2 vrstvě je klíčový. S2 vrstva přenáší zatížení zejména na tah a tlak. S3 a S1 jsou přirovnávané o obručím sudu které jsou jak z vnější tak z vnitřní strany.Toho složení se navzájem doplňuje a podporuje.

Bude Vás zajímat: Lepené dřevo to natře oceli

Velikost elementů kompozitu

Dalším důležitým faktorem kompozitních materiálů je velikost jednotlivých elementů tvořících daný kompozit. Pro srovnání na obr. 3 je zobrazena tloušťka lidského vlasu (bílé) a uhlíkového vlákna (černé). Současný trend je tvorba nanovlákem, které mají velice malé rozměry (především průměru v [nm]). Přírodní nanovlákno je např. celulóza. Délka vlákna celulózy ve dřevě je 100-300 nm a průměr 3-5 nm [2].

Dřevo je vláknitý biokompozit, který je velmi složitý svou stavbou a strukturou. Jeho studiem se nám odkrývá nejen jeho stavba a složení, ale také možnost převzít tyto poznatky do průmyslové výroby.

V porovnání s průmyslově vyráběnými kompozity dřevo v řadě mechanických vlastností zaostává (tuhost, pevnost). Avšak vlastnosti týkající se tepelné vodivosti a hustoty jsou zdaleka nepřekonány. S dostatkem poznatků, správným použitím a zacházením můžeme použití dřeva značně rozšířit.


Použitá literatura

  1. Jančář, J.(1999): Úvod do materiálového inženýrství kompozitů, Brno, FCH VUT
  2. Simonsen, J.: Bio-Based nanocomposites
  3. Kolektiv autorů, Fyzikální základy vědy o materiálu
  4. Horáček,P.(2001): Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva, Brno, MZLU
  5. Akademon (2003): Celulóza jako kevlar, 21. století

P.S. Řešíte stavbu domu, rekonstrukci nebo vybavení? Stáhněte si zdarma volnou vstupenku na veletrh FOR ARCH 2022


Líbil se Vám tento článek? Kupte redakci kávu! Stačí poslat SMS s textem KAFE na číslo 90211. Cena SMS je 39,- Kč. Děkujeme!


Vydáno dne:
11.07.2012

5

Mohlo by Vás zajímat: