Такі скляні вікна можна замінити на прозоре дерево. Shutterstock / Visions-AD
Дерево - це древній матеріал, який люди використовували протягом мільйонів років для будівництва житла, кораблів та як джерела палива для спалення. Це також поновлюване джерело і один із способів уловлювати надлишок вуглекислого газу з атмосфери Землі. Сьогодні основний компонент деревини - целюлоза - виробляється щорічно в 20 разів більше обсягу сталі.
Одна річ, для якої ви б не використовували дерево, - це виготовлення вікон. Натомість ми покладаємося на скло та пластик, які є прозорими і, якщо їх посилено, можуть надати структурну підтримку. Але будівлі втрачають багато тепла через скло, і хоча світло може принести трохи тепла через матеріал, це не є хорошим ізолятором. Ось чому нам потрібні подвійні склопакети. З іншого боку, дерево має високу ізоляцію, але воно не є прозорим. Зазвичай.
В останні роки вчені з питань матеріалів експериментували з тим, щоб зробити деревину прозорою. Зростання прозорості деревини та збереження її високих механічних властивостей забезпечить хорошу альтернативу склу із стійкого та відновлюваного джерела. Попередні методи робити це було енергоємним і використовувало шкідливі хімікати, але Нове дослідження показав спосіб зробити деревину прозорою, не використовуючи в процесі величезну кількість енергії.
Дивлячись крізь дерево
Відсутність прозорості деревини зумовлена поєднанням двох основних компонентів - целюлози та лігніну. Лігнін поглинає світло, а присутність у матеріалі хромофорів - сполук, що активуються світлом, робить деревину коричневою. Волокна в деревині, які в основному містять целюлозу, являють собою порожнисті трубчасті структури. Повітря в цих порожнистих трубках розсіює світло, ще більше зменшуючи прозорість матеріалу.
Попередня робота з виготовлення деревини прозорою включала видалення лігніну повністю від конструкції та замінивши її смоляним матеріалом. Виведення лігніну вимагає великої кількості шкідливих для навколишнього середовища хімічних речовин, і це також значно зменшує механічні властивості матеріалу. робить його слабшим.
Нове дослідження, проведене дослідниками з Університету штату Меріленд, демонструє, як зробити деревину прозорою, використовуючи просту хімічну речовину - перекис водню - яка зазвичай використовується для відбілювання волосся. Ця хімічна речовина модифікує хромофори, змінюючи їх структуру, тому вони більше не поглинають світло та забарвлюють деревину.
Хімічну речовину можна нанести щіткою на дерево, а потім активувати за допомогою світла, щоб отримати блискучий білий матеріал - русяве дерево, якщо хочете. Хімічна реакція деревини з перекисом водню добре відома. Це основа для відбілювання деревної маси, що використовується для виготовлення паперу - одна з причин того, чому папір має блискучий білий колір.
Інша причина, чому папір білий, полягає в тому, що пори або отвори в його структурі розсіюють світло, як і порожнисті целюлозні волокна в деревині. Заповнення цих волокон смолою зменшує це розсіювання, пропускаючи світло через деревину і роблячи її прозорою, зберігаючи при цьому свої первісні механічні властивості.
Дерев’яні вікна
Це дуже захоплююча розробка, яка використовує відомі хімічні реакції перекису водню з лігніном. Цей підхід також можна застосувати до великих шматків матеріалу, що призведе до виробництва прозорих будівельних матеріалів, що пропонують реальний потенціал для заміни скла.
Оскільки хімічна речовина наноситься на дерево, можливо, є можливість додати декоративні ефекти до матеріалу. Це може зробити панелі з матеріалу популярними для внутрішніх приміщень, одночасно пропонуючи додаткову ізоляцію.
Потрібно провести подальшу роботу, щоб оптимізувати реакцію з деревиною та включити її в промислово автоматизований процес. Але одного дня, в майбутньому, ви можете сидіти в будинку або працювати в будівлі з дерев'яними вікнами.
Про автора
Стів Айххорн, професор кафедри матеріалознавства та техніки, Брістольського університету
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Майбутнє, яке ми обираємо: виживання кліматичної кризи
Крістіана Фігерес і Том Ріветт-Карнак
Автори, які відіграли ключову роль у Паризької угоді про зміну клімату, пропонують ідеї та стратегії подолання кліматичної кризи, включаючи індивідуальні та колективні дії.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Нежитлова Земля: життя після потепління
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі досліджуються потенційні наслідки нестримної зміни клімату, включаючи масове вимирання, дефіцит їжі та води та політичну нестабільність.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Міністерство майбутнього: роман
Кім Стенлі Робінсон
Цей роман уявляє світ найближчого майбутнього, що бореться з наслідками зміни клімату, і пропонує бачення того, як суспільство може змінитися, щоб подолати кризу.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Під білим небом: природа майбутнього
автор: Елізабет Колберт
Автор досліджує вплив людини на світ природи, включаючи зміну клімату, і потенціал технологічних рішень для вирішення екологічних проблем.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління
під редакцією Пола Хокена
У цій книзі представлено комплексний план боротьби зі зміною клімату, включаючи рішення для багатьох секторів, таких як енергетика, сільське господарство та транспорт.