透明な木材がガラスに取って代わるでしょうか?

天然木は建築や家具作りにとって重要な資源です。また、その汎用性、再現性、美的魅力も高く評価されています。

しかし、科学者が木材本来の多孔質構造と化学組成を化学的、物理的に改変することで、木材材料の光学的、熱的、機械的、イオン輸送特性を微調整する方法を考案するにつれ、木材の新たな可能性が見え始めています。

この目標を追求して、近年、研究者たちは、新たな用途の可能性を持つ木材を改良するための革新的な戦略を考案してきました。

科学者らがスマートフォンの画面用に透明な木材を開発し、窓を変革する。 （イラスト：Shutterstock）

以前、ジークフリート・フィンクは木材の植物細胞から色素を取り除くことで透明な木材を作り出した。この技術的プロセスは、1992 年に木材技術に焦点を当てた専門誌で彼によって詳細に発表されました。

その後 10 年以上にわたり、ジークフリート フィンクの 1992 年の出版物は透明木材技術に関する決定的な情報源となりました。スウェーデンのKTH王立工科大学のもう一人の科学者、ラース・ベルグルンド氏もこの出版物を偶然見つけ、自身の研究に役立てた。

現在、メリーランド大学カレッジパーク校の材料科学者、リャンビン・フー氏が率いる別の研究チームが、天然木を直接加工する技術による透明な木材の開発に積極的に取り組んでいる。

研究チームによると、木材は、接着剤で束ねられたストローのように、多数の小さな垂直の管状細胞で構成されているという。これらの管状細胞は植物内で水分と栄養素を輸送する役割を果たします。

透明な木材を生産するために、科学者はリグニンと呼ばれる接着剤を変更または除去する必要がありました。実際、これは細胞束を結合させる物質であり、幹や枝の茶色を作り出す原因でもあります。

木材内のリグニン接着剤の色を漂白または除去した後、不透明な白い細胞壁が残ります。その理由は、細胞壁が細胞嚢内の空気とは異なる方法で光を屈折し、木材に色を与える接着剤を除去してしまうからです。

透明性を実現するには、木材の細胞内の空気ポケットを、光を屈折させて木材を透視する効果のあるエポキシ樹脂などの材料で満たす必要があります。完成品として、この透明な木材は 85% 以上の光を透過します。眩しさなく太陽光を捉えることができるため、エネルギーを節約し、室内の照明をより快適にします。

透明な木材は機械的強度も強く、ガラス素材によくある安全上の懸念に対処するのに役立ちます。さらに、透明な木材は断熱材としてガラスよりも優れているため、建物の熱をはじく効果も期待できます。

リャンビン・フー氏のチームは、この研究で、接着剤や食品包装によく使われるポリマーであるポリビニルアルコール（PVA）を、処理済みの木材細胞に注入した。その結果、透明な木材の熱伝導率はガラスの 5 分の 1 になります。

一方、スウェーデンのKTH王立工科大学のラース・ベルグルンド氏と彼のチームも、透明な木材で作られたスマートウィンドウの機能を再現する方法を発見した。この技術は、透明な状態と着色された状態を切り替えることで、視界を制御したり日光を遮断したりすることができます。

彼らの方法は、電流によって色を変えることができるエレクトロクロミックポリマーを層状に重ね、その層を電気を伝導するエレクトロクロミックポリマーでコーティングされた透明な木の層の間に配置するというものである。

ある評価によれば、技術が向上するにつれて、透明な木材素材はより柔軟で、より透明で、より持続可能になり、超耐久性のあるスマートフォンの画面から照明装置まで、さまざまな用途に利用できるようになる可能性がある。

HUYNH DUNG （出典：Interestingengineering）

ソース: https://vtc.vn/go-trong-suot-se-thay-the-thuy-tinh-ar840452.html