Co-funded by:
Mentored by:

Razumevanje higroskopskih lastnosti lesa skozi večnivojsko modeliranje

  • ŠIFRA PROJEKTA: BI-LT/20-22-002
  • NASLOV PROJEKTA: Razumevanje higroskopskih lastnosti lesa skozi večnivojsko modeliranje (HYGRO-WOOD)
  • VODJA PROJEKTA: dr. Veerapandian Ponnuchamy
  • TRAJANJE: 1. 11. 2020 – 31. 10. 2022
  • SREDSTVA: 2000 EUR
  • FINANCIRANJE: ARRS
  • PARTNERJI: InnoRenew CoE (Slovenija); Litovski inštitut za energijo (Lietuvos energetikos institutas) (Litva)

Les je zelo razširjen in trajnostni gradbeni material ter eden od najpogostejših materialov, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju. Je anizotropen material, ki je zelo nagnjen k absorbiranju vode, kar povzroča spreminjanje njegovih mehanskih lastnosti, dimenzijske stabilnosti in trajnosti, vpliva pa tudi na njegove fizikalne in kemijske lastnosti. Z večnivojskim modeliranjem lahko vlažnost lesa analiziramo vse do atomskega nivoja. Da bi proučili najdebelejšo celično plast lesa (sekundarna celična stena [S2]) in razumeli higroskopsko ter mehansko obnašanje tako v atomskem kot molekularnem in kontinuumskem merilu, bodo raziskovalci pri projektu HYGRO-WOOD uporabili najsodobnejše večdimenzijske tehnike, vključno s teorijo funkcionalne gostote (density functional theory – DFT), molekulsko dinamiko (MD) in računalniško dinamiko tekočin (computational fluid dynamics – CFD). Razvili bodo procesne modele sorpcije in desorpcije vlage in jih primerjali z eksperimentalnim adsorpcijskim procesom. Osvetlili bodo informacijo vodikovih vezi znotraj polimerne matrice, da bi prikazali, kako variabilnost vsebine vlage spreminja vzorec vodikovih vezi med lesnimi komponentami. Splošni cilj študije je raziskati osnovni mehanizem vodnih molekul, ki vplivajo na lastnosti lesa, kot je higroskopsko nabrekanje in mehanska slabitev, in ki ga lahko nadgradimo v kontinuumsko modeliranje, da bi poskrbeli za lastnosti materialov.

Glavne dejavnosti InnoRenew CoE pri projektu

Raziskovalci InnoRenew CoE bodo pomagali pri izdelavi MD modela, sestavljenega iz kristalinične celuloze, nekristalinične hemiceluloze in lignina, in proučevali razumevanje odzivnega obnašanja na vlago v ločenih sistemih lesenih komponent. Sodelovali bodo tudi pri izdelavi integrirane plasti S2 z lesnimi komponentami in razsikovali različne ravni hidratacije za analizo hidromehanskih lastnost.