Группа исследователей из Университета Мэриленда нашла новый способ легко превратить дерево в прозрачное, чтобы сделать окна энергосберегающими. Исследователи предполагают, что его можно использовать как для окон, так и для крыш. Они отмечают, что дерево теоретически можно использовать для создания полностью прозрачного дома, потому что оно также может использоваться как несущий материал.
В своей статье, опубликованной в журнале Science Advances, группа описывает свой процесс и почему они считают, что он лучше, чем старый процесс.
Прозрачное дерево - идея, над которой ученые работали в течение некоторого времени. Строители рассматривают это как новый вариант для домов, потому что дерево прочнее стекла - например, оно не расколется, если его ударит бейсбольный мяч. Но, несмотря на большие усилия, прозрачное дерево не нашло коммерческого использования - в основном из-за способа его изготовления.
Обычный способ сделать дерево прозрачным включает использование химикатов для удаления лигнина - процесс, который занимает много времени, дает много жидких отходов и приводит к более слабой древесине. В рамках этой новой попытки исследователи нашли способ сделать древесину прозрачной без удаления лигнина.
Процесс заключался в замене лигнина, а не в его удалении. Исследователи удалили молекулы лигнина, которые участвуют в создании цвета древесины. Сначала они наносили перекись водорода на поверхность дерева, а затем подвергали обработанную древесину воздействию ультрафиолетового света (или естественного солнечного света). Затем древесину замачивали в этаноле для дальнейшей очистки. Затем они заполнили поры прозрачной эпоксидной смолой, чтобы дерево стало гладким.
Схематическое изображение изготовления прозрачного дерева и демонстрация его рисунка. (A) Схематическое изображение этого простого, но эффективного, экологически чистого, масштабируемого и недорогого метода изготовления прозрачной древесины. Лигнин не только придает натуральному дереву коричневатый цвет, но и служит связующим для целлюлозы и гемицеллюлозы. После химической чистки и солнечного освещения хромофор лигнина и гемицеллюлоза удаляются, и натуральное дерево становится бесцветным, но модифицированный лигнин остается и все еще может эффективно связывать и оборачивать микрофибриллы целлюлозы для сохранения механических свойств материала. Затем эпоксидная смола может быть легко пропитана в неплотно упакованные микроканалы модифицированной лигнином древесины для получения окончательной прозрачной древесины. (B) Цифровое изображение крупномасштабного листа прозрачной древесины (400 мм на 110 мм на 1 мм) в продольном направлении (т. е. в направлении волокон). (C) Цифровое изображение прозрачной древесины в поперечном направлении (т.е. перпендикулярно направлению волокон) с рисунком в виде «листа дерева». Фото: Qinqin Xia, University of Maryland, College Park
Полученная древесина, как конечный продукт, оказалась в 50 раз прочнее, чем прозрачная древесина, полученная обычным способом - она также пропускала 90% света. Исследователи также обнаружили, что оно прочнее и легче стекла, а также обеспечивает лучшую изоляцию. Исследователи предполагают, что его можно использовать как для окон, так и для крыш. Они отмечают, что дерево теоретически можно использовать для создания полностью прозрачного дома, потому что оно также может использоваться как несущий материал.
«Прозрачное дерево стало еще лучше, сделав нас на шаг ближе к окнам, которые являются гораздо лучшими изоляторами, чем традиционные стеклянные», - говорит Лянбин Ху из в Университета Мэриленда. «Наша технология быстрее и требует меньше материалов, чем стандартный процесс удаления лигнина».
Исследователи утверждают, что древесина, изготовленная с помощью их технологии, является чистой и ее можно легко масштабировать для использования в больших зданиях. Они также предполагают, что его можно использовать в других приложениях, таких как сенсорные дисплеи для использования в суровых условиях или внутри автомобилей.
Источник: Phys.org
