The new science of strong materials

Рис
. 38.
Кристаллически
-
аморфная структура целлюлозы

---

VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» - 
Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART02.HTM
Итак
,
кристаллические области образуются с помощью гидроксильных групп
,
которые избавились от плотно
прилегающих к ним молекул воды
;
такая жесткая кристаллическая система оказывается недоступной для воды
.
Мы
.
знаем об этом по
.
рентгеновским измерениям
:
когда целлюлоза набухает в воде
,
расстояния между молекулами в
кристалле не изменяются
.
С другой стороны
,
целлюлоза очень интенсивно притягивает жидкость и атмосферную влагу
,
и
это с инженерной точки зрения ее самый большой порок
.
Доля кристаллического материала в натуральной
,
целлюлозе может быть очень различна
,
но в среднем она составляет
30-40%.
Некристаллическая
,
то есть аморфная
,
целлюлоза не имеет никакой защиты своих гидроксильных групп от
влаги
,
Поскольку большинство этих групп со своими соседями жестко не связано
,
они подхватывают любую доступную
им молекулу воды
,
образуя вокруг себя водную оболочку
.
Это
,
естественно
,
снижает взаимное притяжение гидроксилов
.
Силы
,
сохраняющие целостность клеточной стенки в боковом направлении
,
падают
,
и клетка разбухает
.
Целлюлоза
полностью не переходит в раствор отчасти благодаря большому размеру своих молекул
,
а главным образом потому
,
что
система в целом механически связана присутствием кристаллических областей
,
непроницаемых для воды и
составляющих значительную часть общей массы
.
Так называемая
“
регенерированная целлюлоза
”,
целлофан
,
получается
путем растворения натуральной целлюлозы химическими методами
,
разрушающими кристаллиты
.
Затем полученный
раствор осаждается
,
образуется прозрачная пленка
,
состоящая в основном из перепутанных отдельных молекул и
намного меньшей доли кристаллитов
.
Намокая
,
такая пленка становится очень рыхлой и теряет всю свою прочность
;
целлофан может использоваться в качестве оберточно
-
упаковочного материала
(
это его основное назначение
)
лишь
потому
,
что на него с двух сторон нанесена очень тонкая непроницаемая для воды лаковая пленка
.
Однако после
продолжительного замачивания материалы такого типа становятся безнадежно слабыми
,
в то время как натуральная
целлюлоза сохраняет довольно большую часть своей прочности
.
Используемые нами натуральные сорта целлюлозы
-
это древесина
,
бамбук
,
тростник
,
лен
,
конопля
,
хлопок
,
рамп
,
сизал
,
эспарто и
т
.
д
.
Однако
,
как и следует того ожидать
,
их механические свойства
,
и особенно разбухание в воде
,
зависимость
прочности от температуры и содержания влаги отличаются лишь в деталях
.
Общая же картина для всех целлюлоз
одинакова
.