هل سيحل الخشب الشفاف محل الزجاج؟

يُعد الخشب الطبيعي مورداً حيوياً في مجال البناء وصناعة الأثاث. كما أنه يحظى بتقدير كبير لتعدد استخداماته، وقابليته لإعادة التدوير، وجاذبيته الجمالية.

ومع ذلك، بدأت تظهر العديد من الإمكانيات الجديدة للخشب حيث يقوم العلماء بابتكار طرق لضبط الخصائص البصرية والحرارية والميكانيكية وخصائص نقل الأيونات لمواد الخشب من خلال التعديلات الكيميائية والفيزيائية على البنية المسامية المتأصلة والتركيب الكيميائي للخشب.

ولتحقيق هذا الهدف، ابتكر الباحثون في السنوات الأخيرة استراتيجيات مبتكرة لتحويل الخشب فيما يتعلق بإمكاناته للتطبيقات الجديدة.

يطور العلماء خشبًا شفافًا لشاشات الهواتف الذكية والنوافذ القابلة للتحويل. (صورة توضيحية: Shutterstock)

في السابق، ابتكر سيغفريد فينك خشبًا شفافًا عن طريق إزالة الأصباغ من الخلايا النباتية داخل الخشب. وقد شرح هذه العملية التكنولوجية بالتفصيل في مجلة متخصصة تركز على تكنولوجيا الخشب عام 1992.

لأكثر من عقد من الزمان بعد ذلك، شكّل منشور سيغفريد فينك لعام 1992 المصدر الرئيسي للمعلومات الدقيقة حول تقنية الخشب الشفاف. وقد عثر عالم آخر في المعهد الملكي للتكنولوجيا (KTH) في السويد، لارس بيرغلوند، على هذا المنشور واستخدمه في أبحاثه.

والآن، تشارك مجموعة أخرى من الباحثين، بقيادة عالم المواد ليانغ بينغ هو في جامعة ميريلاند في كوليدج بارك، بنشاط في تطوير الخشب الشفاف من خلال تقنيات المعالجة المباشرة على الخشب الطبيعي.

بحسب فريق البحث، يتكون الخشب من العديد من الخلايا الأنبوبية الصغيرة والعمودية، مثل حزمة من القش مربوطة بالغراء. وتعمل هذه الخلايا الأنبوبية على نقل الماء والمغذيات داخل الشجرة.

لإنتاج خشب شفاف، يتعين على العلماء تعديل أو إزالة مادة تسمى اللجنين. في الواقع، هذه المادة تربط حزم الخلايا معًا وتمنح الجذع والفروع لونها البني الترابي.

بعد تبييض أو إزالة لون اللجنين من الخشب، تبقى جدران الخلايا بيضاء معتمة. ويعود ذلك إلى أن جدران الخلايا تكسر الضوء بشكل مختلف عن الهواء الموجود داخل أكياس الخلايا التي أُزيل منها اللجنين، وهو ما يُعطي الخشب لونه.

لتحقيق الشفافية، يجب ملء الفراغات الهوائية في خلايا الخشب بمادة مثل راتنج الإيبوكسي، الذي يكسر الضوء، مما يسمح برؤية الخشب من خلاله. يسمح المنتج النهائي، وهو هذا الخشب الشفاف، بمرور أكثر من 85% من الضوء. فهو قادر على امتصاص ضوء الشمس دون وهج، مما يوفر الطاقة ويمنح إضاءة داخلية أكثر راحة.

يتمتع الخشب الشفاف أيضاً بمتانة ميكانيكية عالية، مما يُعالج المخاوف المتعلقة بالسلامة والتي غالباً ما ترتبط بالمواد الزجاجية. علاوة على ذلك، يتفوق الخشب الشفاف على الزجاج من حيث العزل الحراري، مما قد يُساعد المباني على التخلص من الحرارة.

استخدم فريق بحث ليانغ بينغ هو في عملهم كحول البولي فينيل (PVA)، وهو بوليمر شائع الاستخدام في المواد اللاصقة وتغليف المواد الغذائية، لتشريب خلايا الخشب المعالج. وقد نتج عن ذلك خشب شفاف ذو موصلية حرارية أقل بخمس مرات من موصلية الزجاج.

اكتشف لارس بيرغلوند وفريقه البحثي في المعهد الملكي للتكنولوجيا (KTH) في السويد طريقةً لمحاكاة وظائف النوافذ الذكية المصنوعة من الخشب الشفاف. وتتيح هذه التقنية التبديل بين حالتي الشفافية والتظليل للتحكم في الرؤية أو حجب ضوء الشمس.

تتضمن طريقتهم وضع طبقات من البوليمر الكهروكرومي القادر على تغيير اللون عبر تيار كهربائي، بين طبقات من الخشب الشفاف المغطى ببوليمر كهروكرومي للتوصيل.

وفقًا لبعض التقييمات، مع تقدم التكنولوجيا، ستصبح المواد الخشبية الشفافة أكثر تنوعًا وشفافية واستدامة، مما قد يؤدي إلى تطبيقات في كل شيء بدءًا من شاشات الهواتف الذكية فائقة المتانة وحتى أجهزة الإضاءة.

هوينه دونغ (المصدر: Interestingengineering)

مصدر