Czy przezroczyste drewno zastąpi szkło?

[reklama_1]

Naturalne drewno jest cennym surowcem w budownictwie i produkcji mebli. Jest również wysoko cenione ze względu na swoją wszechstronność, możliwość recyklingu i walory estetyczne.

Jednakże wiele nowych możliwości wykorzystania drewna zaczyna się ujawniać, ponieważ naukowcy opracowują metody umożliwiające precyzyjne dostrojenie właściwości optycznych, termicznych, mechanicznych i transportu jonowego materiałów drzewnych poprzez chemiczne i fizyczne modyfikacje porowatej struktury i składu chemicznego drewna.

Aby osiągnąć ten cel, naukowcy opracowali w ostatnich latach innowacyjne strategie przetwarzania drewna, uwzględniając jego potencjał do nowych zastosowań.

Naukowcy opracowują przezroczyste drewno do ekranów smartfonów i okien transformujących. (Zdjęcie ilustracyjne: Shutterstock)

Wcześniej Siegfried Fink stworzył przezroczyste drewno, usuwając pigmenty z komórek roślinnych. Szczegółowo opisał ten proces technologiczny w specjalistycznym czasopiśmie poświęconym technologii drewna w 1992 roku.

Przez ponad dekadę publikacja Siegfrieda Finka z 1992 roku stanowiła główne źródło rzetelnych informacji na temat technologii transparentnego drewna. Inny naukowiec z Królewskiego Instytutu Technologii KTH w Szwecji, Lars Berglund, natknął się na tę publikację i wykorzystał ją w swoich badaniach.

Obecnie inna grupa badaczy, pod przewodnictwem naukowca zajmującego się materiałami Liangbinga Hu z University of Maryland w College Park, aktywnie uczestniczy w pracach nad uzyskaniem przezroczystego drewna poprzez zastosowanie technik bezpośredniej obróbki drewna naturalnego.

Według zespołu badawczego drewno składa się z wielu małych, pionowych, kanalikowych komórek, przypominających wiązkę słomek związanych klejem. Komórki te transportują wodę i składniki odżywcze w drzewie.

Aby uzyskać przezroczyste drewno, naukowcy muszą zmodyfikować lub usunąć substancję zwaną ligniną. W rzeczywistości substancja ta spaja ze sobą wiązki komórek, a jednocześnie nadaje pniu i gałęziom ziemisty, brązowy kolor.

Po wybieleniu lub usunięciu koloru ligniny w drewnie, pozostają nieprzezroczyste, białe ścianki komórkowe. Dzieje się tak, ponieważ ściany komórkowe załamują światło inaczej niż powietrze wewnątrz woreczków komórkowych, z których usunięto ligninę, nadając drewnu jego kolor.

Aby uzyskać transparentność, te komory powietrzne w drewnie muszą być wypełnione materiałem takim jak żywica epoksydowa, która załamuje światło, umożliwiając widoczność drewna. Gotowy produkt, to transparentne drewno, przepuszcza ponad 85% światła. Może ono pochłaniać światło słoneczne bez efektu oślepienia, oszczędzając energię i zapewniając bardziej komfortowe oświetlenie wewnątrz.

Przezroczyste drewno charakteryzuje się również wysoką wytrzymałością mechaniczną, co rozwiązuje problemy bezpieczeństwa często związane z materiałami szklanymi. Co więcej, przezroczyste drewno przewyższa szkło pod względem izolacji termicznej, potencjalnie pomagając budynkom odprowadzać ciepło.

W swojej pracy zespół badawczy Liangbing Hu wykorzystał alkohol poliwinylowy (PVA), polimer powszechnie występujący w klejach i opakowaniach żywności, do nasycenia komórek impregnowanego drewna. W rezultacie uzyskano przezroczyste drewno o pięciokrotnie niższej przewodności cieplnej niż szkło.

Lars Berglund i jego zespół badawczy z Królewskiego Instytutu Technologii KTH w Szwecji odkryli również sposób na odtworzenie funkcjonalności inteligentnych okien wykonanych z przezroczystego drewna. Technologia ta może przełączać się między stanem przezroczystym a przyciemnionym, aby kontrolować widoczność lub blokować światło słoneczne.

Metoda ta polega na nałożeniu polimeru elektrochromowego, który może zmieniać kolor pod wpływem prądu elektrycznego, pomiędzy warstwy przezroczystego drewna pokrytego polimerem elektrochromowym w celu zapewnienia przewodnictwa.

Według niektórych szacunków, w miarę postępu technologicznego, przezroczyste materiały drewniane staną się bardziej wszechstronne, przejrzyste i zrównoważone, co potencjalnie doprowadzi do ich zastosowania w wielu dziedzinach, od ultrawytrzymałych ekranów smartfonów po urządzenia oświetleniowe.

HUYNH DUNG (Źródło: Interestingengineering)

Źródło