Effects of Nanoparticle Hexagonal Boron Nitride on the Mechanical Properties of Wood Materials

Abstract

This study aims to investigate the effects of nano-sized Hexagonal Boron Nitride (h-BN) impregnation on the modulus of elasticity (ISO 13061–4) and bending strength (ISO 13061-3) of Scots pine (Pinus sylvetsris L.), Anatolian chestnut (Castanea sativa M.) and Oriental spruce (Picea orientalis) wood. Scots pine impregnated with Nano-sized Hexagonal Boron Nitride (h-BN) at 1.5% concentration showed the highest retention values. Impregnation with h-BN led to an increase in density values ranging from 1.5% to 5% in all wood species. The impregnation process caused a decrease in bending strength for all types of wood. Compared to control samples, h-BN treatment reduced bending strength by 25% in Scots pine, 18.5% in spruce and 9% in chestnut wood. The lowest bending strength value was obtained in Spruce + h-BN (58.1 N/mm2), the highest in Chestnut control samples (89.6 N/mm2). Chestnut wood, which has a lower retention value, has shown variable values in terms of modulus of elasticity. The impregnation process caused a decrease in the modulus of elasticity values by 18% in Scots pine and 1% in spruce, while it caused an increase in chestnut. The lowest modulus of elasticity value was found in Scots Pine+h-BN (8530 MPa), the highest in Scots Pine control samples (10444 MPa).

Bu çalışma nano boyutlu Hegzagonal Bor Nitrür (h-BN) emdirmenin sarıçam (Pinus sylvetsris L.), Anadolu kestanesi (Castanea sativa M.) ve Doğu ladini (Picea orientalis) odunlarının elastikiyet modülü (ISO 13061–4) ve eğilme direnci (ISO 13061-3) üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlanmıştır. %1,5 konsantrasyonda nano boyutlu h-BN ile emprenye edilen sarıçam en yüksek tutma değerleri göstermiştir. h-BN ile emprenye, tüm ağaç türlerinde %1,5 ile %5 arasında değişen yoğunluk değerinde artış olmuştur. Emprenye işlemi, tüm ağaç türleri için eğilme direnci değerlerinde bir düşüşe neden olmuştur. Kontrol örnekleri ile karşılaştırıldığında, h-BN uygulaması sonrası eğilme direnci değerleri sarıçamda %25, ladinde %18.5 ve kestanede %9 azalmıştır. En düşük eğilme direnci değeri Ladin + h-BN'de (58,1 N/mm2), en yüksek Kestane kontrol örneklerinde (89,6 N/mm2) elde edilmiştir. Retensiyon değeri daha düşük olan kestane ağacı, elastikiyet açısından değişken değerler göstermiştir. Emprenye işlemi, elastikiyet modül değerlerinde sarıçamda %18, ladinde %1 oranında azalmaya neden olurken, kestanede artışa neden olmuştur. En düşük elastikiyet modülü değeri Sarıçam+h-BN'de (8530 MPa), en yüksek Sarıçam kontrol örneklerinde (10444 MPa) bulunmuştur.