چوب صنوبر سوپرپارامغناطيس فورفوريله: ويژگي‌هاي ريخت‌شناسي، فيزيكي و مكانيكي

سابقه و هدف: چوب مغناطيسي يكي از فرآورده‌هاي نانوفناوري چوب است كه پتانسيل‌هاي كاربردي بالايي را در حوزه‌هاي مختلف صنعتي نشان داده است. چوب سوپرپارامغناطيس فراورده‌اي است كه عموماً با سنتز درجاي نانوذرات مغناطيسي درون بافت چوب توليد مي‌شود. در اين ميان، چوب گونه‌هاي تند رشد توجه‌ بيشتري را به خود معطوف نموده‌اند. از سوي ديگر، برخي ويژگي‌هاي ذاتي چوب، نظير جذب‌ آب و عدم ثبات ابعادي و نيز آسيب‌پذيري در برابر عوامل مخرب بيولوژيكي و هوازدگي مي‌تواند دامنه كاربرد چوب مغناطيسي را به عنوان يك ماده پيشرفته‌ي مهندسي محدود نمايند. اين مطالعه با هدف ارزيابي تأثير تيمار فورفوريلاسيون بر اصلاح رفتارهاي فيزيكي و مكانيكي چوب صنوبر سوپرپارامغناطيس توليد شده با روش سنتز درجاي نانوذرات مغناطيسي انجام شد. مواد و روش‌ها:سنتز درجاي نانوذرات مگنتيت درون چوب صنوبر (Populous deltoides)، با استفاده محلول كلريدهاي آهن II و III، با نسبت مولي 2:1، درون يك سيلندر خلاء/فشار انجام شد. پس از آن، چوب تيمار شده با زهكشي كاتيون‌هاي آهن و جايگزيني آن با محلول يك مولار هيدروكسيد سديم به چوب مغناطيسي تبديل شد. پس از شستشوي محلول سود اضافي و خشك كردن، چوب صنوبر مغناطيسي، تحت سيستم خلاء-فشار، با دو غلظت متفاوت از محلول اشباع فورفوريل الكل تيمار و به دنبال انجام تيمارهاي حرارتي لازم به چوب-پليمر تبديل شد. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميدان، پراش پرتوايكس، مغناطيس‌سنجي نمونه ‌ارتعاشي، آزمون خمش استاتيك، و آزمون جذب آب و واكشيدگي ضخامت بلند مدت، جهت ارزيابي رفتار آزمونه‌ها استفاده شد. يافته‌ها:تبديل چوب صنوبر به چوب مغناطيسي، درصد افزايش وزن حاصل از فرايند فورفوريلاسيون را كاهش داد. مغناطش اشباع چوب مغناطيسي در نتيجه تيمار فورفوريلاسيون و تبديل شدن به چوب-پليمر كاهش معناداري را نشان داد. تغيير غلظت محلول فورفوريل الكل تأثير معناداري را بر مغناطش اشباع چوب-پليمرهاي مغناطيسي توليد شده نشان نداد. تيمار فورفوريلاسيون، مقاومت خمشي و مدول خمشي آزمونه‌ها را كاهش داد. رفتار خمشي آزمونه‌هاي چوب-پليمر مغناطيسي و غير مغناطيسي حاصل از تيمار با غلظت مشابه فورفوريل الكل تفاوت معناداري را نشان نداد. بررسي ميكروسكوپي سطح شكست ديواره‌ي الياف چوب در آزمونه‌هاي خمش اثر تيمار فورفوريلاسيون در تغيير رفتار ديواره الياف از منعطف به ترد را نشان داد كه منطبق با نتايج آزمون خمش بود. از سوي ديگر، با افزايش درصد جذب ماده پليمري در ساختار چوب، جذب آب بلند مدت و واكشيدگي ضخامت آزمونه‌ها كاهش يافت. آزمونه‌هاي چوب-پليمر مغناطيسي جذب آب و واكشيدگي ضخامت بيشتري در مقايسه با نمونه‌هاي چوب-پليمر غيرمغناطيسي نشان دادند.نتيجه‌گيري:بر اساس نتايج اين مطالعه، در صورت لزوم استفاده از چوب صنوبر مغناطيسي در محيط‌هاي با رطوبت بالا، تبديل آن به چوب-پليمر مغناطيسي با استفاده از فورفوريل الكل توصيه مي‌شود، مشروط بر آنكه ويژگي‌هاي مكانيكي مورد نياز را دارا باشد.