09/02/2023
0За куском прозрачного материала виден цветок. (Циньцинь Ся, Мэрилендский университет/Science Advances)
Исследователи из Университета Мэриленда превратили обычные листы дерева в прозрачный материал , почти такой же прозрачный, как стекло, но более прочный и обладающий лучшими изоляционными свойствами. В будущем он может стать энергоэффективным строительным материалом.
Древесина состоит из двух основных компонентов: целлюлозы, представляющей собой крошечные волокна, и лигнина, который связывает эти волокна вместе, придавая ей прочность.
Разорвите бумажное полотенце пополам и внимательно осмотрите край. Вы увидите, как торчат маленькие волокна целлюлозы. Лигнин — это клейкий материал, который связывает волокна вместе, немного похожий на пластиковую смолу в стекловолокне или углеродном волокне. Лигнин также содержит молекулы, называемые хромофорами, которые придают древесине коричневый цвет и препятствуют прохождению света.
Ранние попытки сделать прозрачную древесину включали удаление лигнина, но для этого требовались опасные химические вещества, высокие температуры и много времени, что делало продукт дорогим и несколько хрупким. Новая техника настолько дешева и проста, что ее можно буквально сделать на заднем дворе.
Начав с деревянных досок длиной в метр и толщиной в один миллиметр, ученые просто нанесли на них раствор перекиси водорода, используя обычную кисть. Если оставить его на солнце или под УФ-лампой на час или около того, перекись обесцветила коричневые хромофоры, но оставила лигнин нетронутым, поэтому древесина стала белой.
Затем они залили древесину прочной прозрачной эпоксидной смолой, предназначенной для морского использования, которая заполнила пустоты и поры в древесине, а затем затвердела. Это сделало белое дерево прозрачным.
Вы можете увидеть аналогичный эффект, взяв тот же кусок бумажного полотенца, окунув его наполовину в воду и поместив на узорчатую поверхность. Белое бумажное полотенце станет полупрозрачным при прохождении света через воду и волокна целлюлозы без преломления.
Эпоксидная смола в дереве работает еще лучше, пропуская 90% видимого света. В результате получается длинный кусок стекла, обладающий прочностью и гибкостью дерева.
Затем они залили древесину прочной прозрачной эпоксидной смолой, предназначенной для морского использования, которая заполнила пустоты и поры в древесине, а затем затвердела. Это сделало белое дерево прозрачным.
Вы можете увидеть аналогичный эффект, взяв тот же кусок бумажного полотенца, окунув его наполовину в воду и поместив на узорчатую поверхность. Белое бумажное полотенце станет полупрозрачным при прохождении света через воду и волокна целлюлозы без преломления.
Эпоксидная смола в дереве работает еще лучше, пропуская 90% видимого света. В результате получается длинный кусок стекла, обладающий прочностью и гибкостью дерева.
(Лесная служба Министерства сельского хозяйства США)
Как оконный материал, он был бы намного более устойчивым к случайным поломкам. Чистая древесина легче стекла и обладает лучшими изоляционными свойствами, что важно, поскольку окна являются основным источником потерь тепла в зданиях. Кроме того, для производства чистой древесины может потребоваться меньше энергии, поскольку не используются высокие температуры.
Прозрачная древесина может стать альтернативой стеклу в энергоэффективных зданиях или, возможно, покрытием для солнечных батарей в суровых условиях. Не может быть конца использованию.
Многие породы дерева, от бальзы до дуба, можно сделать прозрачными, и неважно, вдоль волокон или против них. Если сделать прозрачную древесину немного толще, она станет достаточно прочной, чтобы стать частью конструкции здания, так что могут быть целые прозрачные деревянные стены.
Хотя эту технологию еще предстоит масштабировать до промышленного уровня, исследователи говорят, что она имеет большой потенциал в качестве нового строительного материала. На самом деле говорят, что теоретически весь дом можно сделать прозрачным. Непонятно, зачем кому-то хотеть жить в прозрачном доме, но тем, кто живет, можно и камнями кидать…
Авторские права на изображения Xia et al. Creative Commons Attribution-Некоммерческая лицензия ,
