Kommer transparent trä att ersätta glas?

[annons_1]

Naturträ är en viktig resurs för byggnation och möbeltillverkning. Det är också högt värderat för sin mångsidighet, återvinningsbarhet och estetiska tilltal.

Många nya potentialer för trä börjar dock dyka upp i takt med att forskare utvecklar metoder för att finjustera de optiska, termiska, mekaniska och joniska transportegenskaperna hos trämaterial genom kemiska och fysikaliska modifieringar av träets inneboende porösa struktur och kemiska sammansättning.

För att uppnå detta mål har forskare under senare år utarbetat innovativa strategier för att omvandla trä i förhållande till dess potential för nya tillämpningar.

Forskare utvecklar transparent trä för smarttelefonskärmar och transformerande fönster. (Illustrativ bild: Shutterstock)

Tidigare skapade Siegfried Fink transparent trä genom att ta bort pigment från växtceller i träet. Han beskrev denna tekniska process i detalj i en specialiserad tidskrift med fokus på träteknologi år 1992.

I över ett decennium därefter fungerade Siegfried Finks publikation från 1992 som den primära källan till korrekt information om transparent träteknik. En annan forskare vid Kungliga Tekniska Högskolan i Sverige, Lars Berglund, snubblade över denna publikation och använde den i sin forskning.

Nu har en annan grupp forskare, ledd av materialforskaren Liangbing Hu vid University of Maryland i College Park, aktivt varit involverade i att utveckla transparent trä genom direkta bearbetningstekniker på naturligt trä.

Enligt forskargruppen består trä av många små, vertikala, rörformiga celler, likt ett knippe sugrör som är sammanbundna med lim. Dessa rörformiga celler fungerar som transportörer av vatten och näringsämnen inom trädet.

För att producera genomskinligt trä måste forskare modifiera eller ta bort ett ämne som kallas lignin. Faktum är att detta ämne både binder samman cellknippena och ger stammen och grenarna deras jordbruna färg.

Efter blekning eller borttagning av ligninets färg i träet kvarstår ogenomskinliga vita cellväggar. Detta beror på att cellväggarna bryter ljus annorlunda än luften inuti cellsäckarna där ligninet har tagits bort, vilket ger träet dess färg.

För att uppnå transparens måste dessa luftfickor i träcellerna fyllas med ett material som epoxiharts, vilket böjer ljuset och gör att träet kan ses igenom. Den färdiga produkten, detta transparenta trä, släpper igenom över 85 % av ljuset. Det kan fånga solljus utan att blända, vilket sparar energi och ger en behagligare inomhusbelysning.

Transparent trä har också stark mekanisk integritet, vilket tar itu med säkerhetsproblem som ofta är förknippade med glasmaterial. Dessutom överträffar transparent trä glas när det gäller värmeisolering, vilket potentiellt kan hjälpa byggnader att avleda värme.

I sitt arbete använde Liangbing Hus forskargrupp polyvinylalkohol (PVA), en polymer som vanligtvis finns i lim och livsmedelsförpackningar, för att injicera behandlade träceller. Detta resulterade i transparent trä med en värmeledningsförmåga som var fem gånger lägre än glas.

Lars Berglund och hans forskargrupp vid Kungliga Tekniska Högskolan i Sverige har också upptäckt ett sätt att replikera funktionaliteten hos smarta fönster tillverkade av transparent trämaterial. Denna teknik kan växla mellan transparent och tonat läge för att kontrollera sikten eller blockera solljus.

Deras metod innebär att man skiktar en elektrokrom polymer som kan ändra färg via en elektrisk ström, placerad mellan lager av transparent trä belagt med en elektrokrom polymer för konduktivitet.

Enligt vissa bedömningar kommer transparenta trämaterial att bli mer mångsidiga, mer transparenta och mer hållbara i takt med att tekniken utvecklas, vilket potentiellt kan leda till tillämpningar i allt från ultratåliga smarttelefonskärmar till belysningsenheter.

HUYNH DUNG (Källa: Interestingengineering)

[annons_2]
Källa