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.
Видалення компонента деревини, який називається лігнін, може зробити його прозорим. Shutterstock / Красула
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.
Отримайте останні по електронній пошті
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.
Рекомендовані книги:
Дика природа Єллоустоунського перехідного періоду
Понад тридцять експертів виявляють тривожні ознаки напруженої системи. Вони виділяють три найважливіші фактори стресу: інвазійні види, розвиток приватного сектору незахищених земель та потепління клімату. Їх заключні рекомендації сформують дискусію двадцять першого століття про те, як протистояти цим викликам не лише в американських парках, але і в заповідних зонах у всьому світі. Легко читається та повністю ілюстрований.
Енергетичний перенасичення: зміна клімату та політика жиру
від Яна Робертса. Експертно розповідає історію енергетики в суспільстві та ставить `` жирність '' поруч із зміною клімату як прояви того самого основного планетарного нездужання. Ця захоплююча книга стверджує, що імпульс енергії викопного палива не тільки започаткував процес катастрофічних змін клімату, але й стимулював середній розподіл ваги людини вгору. Він пропонує та оцінює для читача набір особистих та політичних стратегій де-карбонізації.
Для отримання додаткової інформації або замовлення "Енергетичного перенасичення" на Amazon.
Останній стенд: Квест Теда Тернера врятувати проблему планети
Тод Уілкінсон і Тед Тернер. Підприємець та медіа-магнат Тед Тернер називає глобальне потепління найжахливішою загрозою, що стоїть перед людством, і каже, що магнати майбутнього будуть викарбувані у розвитку зеленої, альтернативної відновлюваної енергії. Очі Теда Тернера ми розглядаємо інший спосіб мислення про навколишнє середовище, наші зобов’язання допомагати іншим, хто потребує, і серйозні виклики, що загрожують виживанню цивілізації.
