透明木材即將問世,它可以替代玻璃作為節能產品

玻璃窗玻璃
像這樣的玻璃窗可以用透明的木材代替。 Shutterstock / Visions-AD

木材是人類數百萬年來一直在使用的古老材料,用於建造房屋,船舶以及用作燃燒的燃料。 它也是一種可再生資源,也是從地球大氣中捕獲過量二氧化碳的一種方法。 今天,木材的主要成分-纖維素-每年在 體積是鋼材的20倍。

您不會用木頭做的一件事就是製作窗戶。 取而代之的是,我們依靠透明的玻璃和塑料,並且在增韌時可以提供結構支撐。 但是建築物通過玻璃損失了很多熱量,儘管光可以通過材料帶走一些熱量,但它並不是很好的絕緣體。 這就是為什麼我們需要雙層玻璃。 另一方面,木材具有很高的絕緣性,但不透明。 通常。

近年來,材料科學家一直在嘗試使木材透明。 使木材具有透明性並保持其高機械性能,將為可持續和可再生來源的玻璃提供很好的替代方法。 以前的方法 這樣做需要消耗大量能源並使用有害化學物質,但是 一項新的研究 已經展示了一種在不使用大量能量的情況下使木材透明的方法。

透過木頭看

木材缺乏透明度是由於纖維素和木質素這兩種主要成分的結合。 木質素吸收光,材料中髮色團(光活化化合物)的存在使木材看起來呈褐色。 木材中主要包含纖維素的纖維是空心管狀結構。 這些空心管中的空氣會散射光,從而進一步降低了材料的透明度。

以前使木材透明的工作涉及 去除木質素 完全從結構上替換為樹脂材料。 木質素的去除需要許多對環境有害的化學物質,而且還大大減少了 機械性能 材料。 使它變弱。

馬里蘭大學研究人員進行的這項新研究展示瞭如何使用一種簡單的化學物質-過氧化氫-使頭髮變白來使木材透明。 這種化學物質改變了髮色團,改變了它們的結構,因此它們不再起到吸收光和使木材著色的作用。

一個晴朗的杉木森林與註冊前景。去除稱為木質素的木材成分可以使其透明。 Shutterstock /克拉蘇拉

可以將化學物質刷到木材上,然後使用光將其活化,以產生明亮的白色材料-如果您願意,可以是金色的木材。 木材與過氧化氫的化學反應是眾所周知的。 這是漂白用於造紙的木漿的基礎-這是紙張為亮白色的原因之一。

紙張為白色的另一個原因是,其結構中的孔或孔會散射光,就像木材中的空心纖維素纖維一樣。 用樹脂填充這些纖維可減少散射,使光線穿過木材並使之透明,同時保留其原始的機械性能。


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木質窗戶

這是一個非常令人興奮的發展,它利用了過氧化氫與木質素的眾所周知的化學反應。 該方法還可以應用於大塊的材料,從而導致透明建築材料的生產提供了替代玻璃的真正潛力。

由於化學品是刷在木頭上的,因此可能會在材料上添加裝飾效果。 這可以使材料面板在室內應用中很受歡迎,同時還可以提供額外的絕緣。

需要做進一步的工作來優化與木材的反應,並將其納入工業自動化過程。 但是有一天,將來,您可能會坐在家里或在帶有木窗的建築物中工作。

關於作者談話

史蒂夫·艾希霍恩(Steve Eichhorn),材料科學與工程教授, 英國布里斯托爾大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.


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