Efficacy of wollastonite-enriched acrylic coatings against fungal decay in non-treated and thermally-modified wood
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि वॉलोस्टोनाइट-समृद्ध एक्रिलिक कोटिंग्स आयनिक बंधों और हाइफल प्रवेश के विरुद्ध एक भौतिक अवरोध बनाकर गैर-उपचारित और तापीय रूप से संशोधित लकड़ी, दोनों को कवक क्षय से प्रभावी ढंग से बचाती हैं।
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लकड़ी एक जीवित सामग्री है जिसने हजारों वर्षों से मानव आवासों का निर्माण किया है, फिर भी यह तत्वों के प्रति संवेदनशील बनी रहती है। बिना सुरक्षा के छोड़े जाने पर, यह कवक (फंगस) के कारण सड़ जाती है, आग में जल जाती है, और नमी के स्तर में बदलाव के साथ विकृत हो जाती है। जबकि वैज्ञानिकों ने इस क्षय को रोकने के लिए लंबे समय से रासायनिक उपचार विकसित किए हैं, उनमें से कई समाधान विषाक्त या लगाने में कठिन होते हैं। एक लोकप्रिय विकल्प थर्मल मॉडिफिकेशन (तापीय संशोधन) है, एक ऐसी प्रक्रिया जहाँ लकड़ी को उसकी आंतरिक रसायन संरचना बदलने के लिए उच्च तापमान पर पकाया जाता है, जिससे यह सड़ने वाले जीवों के लिए कम आकर्षक हो जाती है। हालाँकि, ऊष्मा-उपचारित लकड़ी भी सभी प्रकार के क्षय से मुक्त नहीं है, और इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक औद्योगिक मशीनरी महंगी है। यह लकड़ी की सुरक्षा के लिए एक सरल, सस्ते तरीके की कमी को दर्शाता है, विशेष रूप से उन लोगों के लिए जो कठोर रसायनों से बचना चाहते हैं। शोधकर्ताओं ने एक सामान्य खनिज, जिसे वोलास्टोनाइट (wollastonite) कहा जाता है—जो एक सुई के आकार का पत्थर है और अक्सर प्लास्टिक और सिरेमिक में उपयोग किया जाता है—की ओर ध्यान आकर्षित किया है, यह देखने के लिए कि क्या यह सुरक्षात्मक पेंट को मजबूत कर सकता है और लकड़ी को सड़ने से रोक सकता है।
ईरान, यूरोप और ऑस्ट्रेलिया के विभिन्न विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों की एक टीम ने यह परीक्षण करने के लिए हाथ मिलाया कि क्या इस खनिज को एक मानक एक्रिलिक पेंट में मिलाने से लकड़ी को कवक क्षय से बचाया जा सकता है। उन्होंने तीन अलग-अलग प्रकार की लकड़ी के साथ काम किया: बीच (beech), एक सघन कठोर लकड़ी; पॉपलर (poplar), एक हल्की कठोर लकड़ी; और स्प्रूस (spruce), एक नरम लकड़ी। वास्तविक दुनिया की स्थितियों का अनुकरण करने के लिए, उन्होंने प्रत्येक लकड़ी के प्रकार के दो सेट तैयार किए। एक सेट को उसकी प्राकृतिक अवस्था में छोड़ दिया गया, जबकि दूसरे को 185 डिग्री सेल्सियस पर चार घंटे तक गर्म करके थर्मल मॉडिफिकेशन के अधीन किया गया। यह ऊष्मा उपचार लकड़ी की रासायनिक संरचना को बदल देता है, जिससे कुछ शर्करा निकल जाती है जिसे कवक खाते हैं। ऊष्मा उपचार के बाद, लकड़ी के नमूनों को स्थिर करने के लिए अनुकूलित किया गया।
शोधकर्ताओं ने इन नमूनों पर विभिन्न कोटिंग्स लगाईं। कुछ टुकड़ों को बिना किसी कोटिंग के छोड़ दिया गया ताकि वे नियंत्रण (कंट्रोल) के रूप में कार्य कर सकें, जो यह दिखा सके कि बिना किसी सुरक्षा के लकड़ी कितनी सड़ती है। अन्य पर एक मानक जल-आधारित एक्रिलिक पेंट लगाया गया, जो कई हार्डवेयर स्टोरों में पाया जाने वाला एक सामान्य कोटिंग है। अंतिम समूह में उसी पेंट का एक विशेष संस्करण प्राप्त हुआ, लेकिन इसमें वोलास्टोनाइट मिलाया गया था। खनिज को एक विशिष्ट अनुपात में जोड़ा गया था, जिससे एक निलंबन (सस्पेंशन) बना जिसे लगाने से पहले पेंट में अच्छी तरह से मिलाया गया। प्रत्येक लकड़ी के टुकड़े पर पेंट की दो परतें लगाई गईं, जिन्हें एक दिन के अंतराल पर लगाया गया, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 210 माइक्रोमीटर मोटी सूखी परत प्राप्त हुई। कोटिंग के बाद, सभी नमूनों को एक नियंत्रित वातावरण में रखा गया और दो आक्रामक प्रकार के लकड़ी-क्षयकारी कवकों के संपर्क में लाया गया। एक कवक, जो भूरी सड़न (ब्राउन रॉट) का कारण बनने के लिए जाना जाता है, लकड़ी के संरचनात्मक रेशों पर हमला करता है, जबकि दूसरा, सफेद सड़न (व्हाइट रॉट) वाला कवक, लकड़ी के रंग और मजबूती को नष्ट करता है।
चार महीने की एक्सपोजर अवधि के बाद, परिणाम चौंकाने वाले थे। अनुपचारित लकड़ी के नमूनों को भारी नुकसान हुआ, क्योंकि कवकों ने सामग्री को खाकर उनके द्रव्यमान (मास) को काफी कम कर दिया। कुछ मामलों में, असुरक्षित लकड़ी ने अपने वजन का लगभग 40 प्रतिशत तक खो दिया। मानक एक्रिलिक पेंट ने कुछ मदद की, द्रव्यमान की हानि को कम किया, लेकिन यह एक पूर्ण ढाल नहीं था। कुछ स्थितियों में, विशेष रूप से बीच की लकड़ी के साथ, पेंट की परत फट गई और उखड़ गई, जिससे सूक्ष्म कवक धागे लकड़ी के नीचे प्रवेश कर सके। हालाँकि, वोलास्टोनाइट-समृद्ध पेंट से लेपित नमूनों ने असाधारण प्रदर्शन किया। इन नमूनों में द्रव्यमान की हानि नाटकीय रूप रूप से कम थी, जो अक्सर 3 प्रतिशत से भी कम थी, चाहे लकड़ी ऊष्मा-उपचारित हो या नहीं।
शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए कि खनिज-वर्धित पेंट ने इतना अच्छा काम क्यों किया, शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) के नीचे नमूनों का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि वोलास्टोनाइट कणों का सुई जैसा आकार पेंट फिल्म के भीतर एक भौतिक सुदृढीकरण के रूप में कार्य करता है, जिससे यह अधिक मजबूत और दरार के प्रति प्रतिरोधी बन जाता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि खनिज ने पेंट के साथ मजबूत रासायनिक बंधन बनाने की क्षमता दिखाई, जिससे एक सुसंगत परत बनी जिसे भेदना कवकों के लिए कठिन था। कवक के हमले के महीनों बाद भी पेंट फिल्म लगभग बरकरार रही, जबकि साधारण पेंट काफी खराब हो गया था। खनिज ने एक अवरोधक के रूप में भी कार्य किया, जो लकड़ी की सतह तक ऑक्सीजन और पानी की गति को धीमा कर देता है, जो कवक के विकास के लिए आवश्यक हैं। कुछ मामलों में, शोधकर्ताओं ने देखा कि खनिज ने स्वयं सतह पर कवकों के बढ़ने की क्षमता में हस्तक्षेप किया होगा, जिससे मोल्ड (मोल्ड/फंगस) के प्रसार को सीमित किया गया।
अध्ययन ने यह भी मापा कि कवक के हमले के बाद लकड़ी ने कितनी मजबूती बनाए रखी। वह लकड़ी जिसे कवकों द्वारा खाया गया था, कमजोर और भुरभुरी हो गई, जिससे उसकी भार सहने की क्षमता काफी कम हो गई। हालाँकि, वोलास्टोनाइट पेंट द्वारा संरक्षित नमूनों ने अपनी संरचनात्मक अखंडता बनाए रखी। यहाँ तक कि वह लकड़ी जिसे ऊष्मा-उपचारित नहीं किया गया था लेकिन जिसे खनिज पेंट के साथ कोटिंग दी गई थी, उसने बिना उजागर की गई लकड़ी की तरह ही मजबूती बनाए रखी। यह सुझाव देता है कि पेंट ने केवल सतह पर बैठने के बजाय, सक्रिय रूप से क्षय प्रक्रिया को लकड़ी की आंतरिक संरचना को नुकसान पहुँचाने से रोका। थर्मल मॉडिफिकेशन और खनिज पेंट का संयोजन सर्वोत्तम सुरक्षा प्रदान करता था, लेकिन पेंट अकेले ही बिना उपचारित लकड़ी के लिए एक शक्तिशाली रक्षा था।
निष्कर्ष बताते हैं कि एक मानक पेंट में एक सामान्य, सस्ते खनिज को जोड़ने से लकड़ी के सड़ने के खिलाफ एक अत्यधिक प्रभावी ढाल बनाई जा सकती है। यह दृष्टिकोण विषाक्त रसायनों पर निर्भर किए बिना या महंगे औद्योगिक ऊष्मा-उपचार सुविधाओं के बिना लकड़ी की सुरक्षा के लिए एक व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि यह विधि लगाने में आसान है और कठोर तथा नरम दोनों प्रकार की लकड़ियों के लिए विश्वसनीय है। हालांकि यह अध्ययन प्रयोगशाला सेटिंग में किया गया था, लेकिन इसके परिणाम वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में लकड़ी को संरक्षित करने के लिए एक आशाजनक मार्ग का सुझाव देते हैं, जो लकड़ी की संरचनाओं के जीवन को बढ़ाने का एक तरीका प्रदान करते हैं जबकि सुरक्षा प्रक्रिया को सरल और पर्यावरण के अनुकूल रखते हैं।
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