Projekti / Programi
Reološke lastnosti termo-hidro-mehansko (THM) obdelanega lesa
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.01.02 |
Biotehnika |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Lesarstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T152 |
Tehnološke vede |
Kompozitni materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
DMA, kompoziti, les, lezenje, modeliranje, zgoščevanje
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
31274 |
dr. Andreja Kutnar |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Vodja |
2013 - 2015 |
398 |
Organizacije (1)
Povzetek
Podnebne spremembe in njene katastrofalne posledice spodbujajo k trajnostnemu razvoju, pri katerem je ključno povečanje odgovornosti do okolja oziroma zaščite okolja, povečanje ekonomske učinkovitosti in izboljšanje socialne varnosti ljudi. Les kot obnovljivi material oziroma njegova vsestranska uporaba zato pridobiva na pomembnosti. Ena izmed okolju prijaznih metod modifikacije lesa je uporaba toplote, vlage in mehanske sile, kar imenujemo termo-hidro-mehanske (THM) obdelave. THM obdelava lesa lahko izboljša lastnosti lesa, proizvede nove materiale in omogoča oblikovanje lesa in pridobivanje novih funkcionalnosti, ne da bi spremenili okoljsko prijaznost lesa. Slabe mehanske lastnosti lesa z nizko gostoto modificiramo in izboljšamo s THM obdelavo lesa, z zgoščevanjem pravokotno na vlakna.
Zgoščevanje lesa omogoča uporabo hlodovine majhnega premera in lesnih vrst z nizko gostoto za lesne kompozite z visoko gostoto, saj povečanje gostote lesa izboljša njegove mehanske lastnosti. Izboljšane mehanske lastnosti in možnost nadziranja le teh omogočajo številne potencialne namene uporabe zgoščenega lesa za najrazličnejše tehnološke rešitve. Pretekle raziskave so bile osredotočene na določanje mehanskih in lepilnih lastnosti zgoščenega lesa, medtem ko nihče ni proučeval od časa odvisnih sprememb zgoščenega lesa. Elementi v konstrukcijah so izpostavljeni dolgotrajnim obremenitvam, ki lahko povzročijo od časa odvisne deformacije. Zato je za potencialno bodočo uporabo zgoščenega lesa v konstrukcijah potrebno te spremembe proučiti (na primer lezne deformacije, ...).
Splošni cilj predlaganega projekta je boljše razumevanje lastnosti tega »novega« materiala, zgoščenega lesa, medtem ko je primarni cilj predlaganega projekta raziskati časovno odvisno obnašanje zgoščenega lesa pod upogibno obremenitvijo pri različnih temperaturah in vlažnostih, s sledečimi specifičnimi cilji:
- 1. proučiti odnos med lezno deformacijo in gostoto zgoščenega lesa
- 2. razviti model za predvidevanje časovno odvisnega obnašanja zgoščenega lesa
- 3. določiti časovno odvisno obnašanje večslojnih kompozitov narejenih iz zgoščenega lesa.
- 4. proučevati viskoelastično obnašanje zgoščenega lesa z dinamično analizo mehanskih lastnosti (dynamic mechanical analysis, DMA)
Predlagani projekt bo izveden v sodelovanju z Oregon State University (ZDA), Aalto University (Finska) in EMPA (Švica). Proučevani lesni vrsti lesa bosta najpomembnejši slovenski iglavec in listavec, smrekovina in bukovina. Na obeh preučevanih lesnih vzorcih bomo uporabili tri različne stopnje zgostitve. Iz nezgoščenega lesa in zgoščenega lesa bomo tvorili kompozite, kjer bomo uporabili zgoščeni les za površinske sloje. S štiri-točkovnimi upogibnimi testi bomo pri različnih temperaturah in vlažnostih določili lezne lastnosti zgoščenega lesa in iz zgoščenega lesa tvorjenih kompozitov. Dobljene rezultate bomo uporabili za razvoj modela za predvidevanje leznega odziva netretiranega in zgoščenega lesa. Poleg tega bomo uporabili točkovno materialno metodo (material point method, MPM) za preučevanje od časa odvisnega odziva zgoščenega lesa. Poleg tega bomo proučevali viskoelastične spremembe lastnosti zgoščenega lesa z dinamično analizo mehanskih lastnosti, s katero bomo določili tudi točko steklastega prehoda zgoščenega lesa.
Predlog projekta je v središču trenutnih trendov v raziskavah THM obdelanega lesa. Pričakovani rezultati predlaganega projekta bodo prispevali k skupnim prizadevanjem znanosti o lesu k razumevanju obnašanja zgoščenega lesa. Rezultati predlaganega projekta bodo tako bistveno prispevali k povečanju potenciala za uporabo zgoščenega lesa, saj bodo prispevali trenutno manjkajoče podatke o okoljsko prijaznem ter hkrati visoko odpornem THM obdelanem lesu.
Pomen za razvoj znanosti
Podoktorski projekt se je osredotočal na tematike, ki so v središču trenutnih trendov v raziskavah termo-hidro-mehansko (THM) obdelanega lesa. Rezultati projekta so prispevali k skupnim prizadevanjem znanosti o lesu k razumevanju lastnosti in obnašanja zgoščenega lesa. Z določitvijo lastnosti celičnih sten zgoščenega lesa, z uporabo DMA za določitev časovnega odziva zgoščenega lesa in določitvijo lastnosti obdelave zgoščenega lesa je projekt privedel do novih znanj in osnoval bodoče raziskave, ki bodo še dodatno pojasnile lastnosti THM obdelanega lesa. Rezultati projekta so tako bistveno prispevali k povečanju potenciala za uporabo zgoščenega lesa, saj so prispevali trenutno manjkajoče podatke o okoljsko prijaznem ter hkrati visoko odpornem THM obdelanem lesu. O pomembnosti problemov, ki si jih zastavljamo, priča naša bibliografija iz zadnjega obdobja, odmevnost dosedanjih rezultatov in mnogoteri stiki s tujimi znanstveniki. Rezultate projekta smo objavili v uglednih mednarodnih revijah in predstavili na mednarodnih znanstvenih konferencah. S tem smo promovirali slovensko znanje pa področju THM obdelanega lesa.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati projekta so prispevali nova znanja na področju lesarstva, katera smo nadgrajevali v sodelovanju z mednarodnimi strokovnjaki in jih diseminirali preko znanstvenih člankov in prispevkov na mendarodnih konferencah. Za Slovenijo, ki prepoznava les kot strateško surovino, je projekt izrednega pomena, saj je prispeval k doseganju ciljev, ki so opredeljeni v: A. Akcijski načrt »Les je lep« - realizacija ukrepov oziroma doseganje ciljev akcijskega načrta “Les je lep”. B. Strategija pametne specializacije - reševanje ključnih družbenih izzivov, ki so identificirani v Strategiji pametne specializacije (SPS), in sicer predvsem k izzivom opredeljenimi v prednostnih oseh: pametne zgradbe in dom z lesno verigo, mreže za prehod v krožno gospodarstvo in razvoj materialov kot končnih produktov. C. doseganje strateških ciljev Slovenije »Povečevanje konkurenčne sposobnosti kmetijstva, gozdarstva, ribištva in živilstva« ter »Trajnostna raba proizvodnih potencialnov in zagotavljanje s kmetijstvom, gozdarstvom in ribištvom povezanih javnih dobrin«. Dosežki projekta za Slovenijo pomenijo doprinos k doseganju ključnih ciljev Evropske Unije: - evropske razvojne strategije „Evropa 2020“, in sicer k 4 (od 7) pobudam: inovativna Evropa, učinkovita raba virov, nova industrijska politika, novo znanje za nova delovna mesta; - Načrt za prehod na konkurenčno gospodarstvo z nizkimi emisijami ogljika do leta 2050 (t.i. Kažipot 2050); - k smernicam za čezmejno teritorialno sodelovanje (Sklep Sveta z dne 6. oktobra 2006 o strateških smernicah Skupnosti o koheziji) in v skladu s cilji Lizbonske strategije: izboljšanje privlačnosti držav članic, regij in mest z ohranjanjem okolja; skupno upravljanje okolja in skupnih groženj; - strategija komuniciranja in izobraževanja o podnebnih spremembah in trajnostnem razvoju do leta 2050. Delo na projektu je potekalo v z raziskovalnimi področji Strateškega raziskovalnega programa (SRA) evropske "Forestry based technology platform" (FTP) in Slovenske gozdnolesne tehnološke platforme (SGLTP). Rezultati izvedenih raziskav se zato vklapljajo v strategije razvoja na nacionalni in mednarodni ravni, delo in rezultati projekta pa so pripomogli h krepitvi slovenskega in evropskega raziskovalnega področja (ERA). Razvoj in razširjanje namena uporabe analitskih metod, razvoj novih postopkov obdelave lesa pomeni ohranjanje stika s svetovno znanstveno srenjo na področju lesarstva.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
