Zal transparant hout glas vervangen?

Natuurlijk hout is een essentiële grondstof voor de bouw en meubelproductie. Het wordt ook zeer gewaardeerd vanwege zijn veelzijdigheid, recyclebaarheid en esthetische aantrekkingskracht.

Er beginnen echter veel nieuwe mogelijkheden voor hout aan het licht te komen, nu wetenschappers methoden ontwikkelen om de optische, thermische, mechanische en ionentransporteigenschappen van houtmaterialen te verfijnen door middel van chemische en fysische modificaties aan de inherente poreuze structuur en chemische samenstelling van hout.

Om dit doel te bereiken, hebben onderzoekers de afgelopen jaren innovatieve strategieën ontwikkeld om hout te transformeren met het oog op de potentiële toepassingen ervan.

Wetenschappers ontwikkelen transparant hout voor smartphoneschermen en transformeerbare ramen. (Illustratieve afbeelding: Shutterstock)

Eerder creëerde Siegfried Fink transparant hout door pigmenten uit plantencellen in het hout te verwijderen. Hij beschreef dit technologische proces in detail in een gespecialiseerd tijdschrift over houttechnologie in 1992.

Meer dan tien jaar lang diende de publicatie van Siegfried Fink uit 1992 als de belangrijkste bron van accurate informatie over transparante houttechnologie. Een andere wetenschapper van de Koninklijke Technische Hogeschool KTH in Zweden, Lars Berglund, stuitte toevallig op deze publicatie en gebruikte deze voor zijn onderzoek.

Nu is een andere onderzoeksgroep, onder leiding van materiaalkundige Liangbing Hu van de Universiteit van Maryland in College Park, actief bezig met de ontwikkeling van transparant hout door middel van directe verwerkingstechnieken op natuurlijk hout.

Volgens het onderzoeksteam bestaat hout uit vele kleine, verticale, buisvormige cellen, als een bundel rietjes die met lijm aan elkaar zijn gebonden. Deze buisvormige cellen zorgen voor het transport van water en voedingsstoffen in de boom.

Om transparant hout te produceren, moeten wetenschappers een stof genaamd lignine aanpassen of verwijderen. Deze stof bindt namelijk de celbundels samen en geeft de stam en takken hun aardse bruine kleur.

Na het bleken of verwijderen van de kleur van de lignine in het hout, blijven er ondoorzichtige witte celwanden over. Dit komt doordat de celwanden licht anders breken dan de lucht in de celzakjes waarvan de lignine is verwijderd, wat het hout zijn kleur geeft.

Om transparantie te bereiken, moeten de luchtholtes in de houtcellen worden gevuld met een materiaal zoals epoxyhars. Deze hars buigt het licht, waardoor het hout doorschijnend wordt. Het eindproduct, dit transparante hout, laat meer dan 85% van het licht door. Het vangt zonlicht op zonder verblinding, wat energie bespaart en zorgt voor comfortabelere binnenverlichting.

Transparant hout heeft bovendien een hoge mechanische sterkte, waardoor de veiligheidsrisico's die vaak met glas gepaard gaan, worden weggenomen. Daarnaast biedt transparant hout betere thermische isolatie dan glas, wat gebouwen mogelijk kan helpen om warmte beter af te voeren.

In hun onderzoek gebruikte het team van Liangbing Hu polyvinylalcohol (PVA), een polymeer dat veel voorkomt in lijm en voedselverpakkingen, om behandelde houtcellen te impregneren. Dit resulteerde in transparant hout met een thermische geleidbaarheid die vijf keer lager was dan die van glas.

Lars Berglund en zijn onderzoeksteam aan de Koninklijke Technische Hogeschool KTH in Zweden hebben ook een manier ontdekt om de functionaliteit van slimme ramen van transparant hout na te bootsen. Deze technologie kan schakelen tussen een transparante en een getinte stand om de zichtbaarheid te regelen of zonlicht te blokkeren.

Hun methode houdt in dat ze een elektrochroom polymeer, dat van kleur kan veranderen door middel van een elektrische stroom, in lagen aanbrengen tussen lagen transparant hout die zijn gecoat met een elektrochroom polymeer voor geleidbaarheid.

Volgens sommige analyses zullen transparante houtmaterialen, naarmate de technologie vordert, veelzijdiger, transparanter en duurzamer worden, wat mogelijk kan leiden tot toepassingen in uiteenlopende producten, van ultraduurzame smartphoneschermen tot verlichtingsapparaten.

HUYNH DUNG (Bron: Interestingengineering)

Bron