ไม้โปร่งแสงจะมาแทนที่กระจกได้หรือไม่?

ไม้ธรรมชาติเป็นทรัพยากรที่สำคัญยิ่งสำหรับการก่อสร้างและการทำเฟอร์นิเจอร์ นอกจากนี้ยังเป็นที่นิยมอย่างมากเนื่องจากความอเนกประสงค์ การรีไซเคิลได้ และความสวยงาม

อย่างไรก็ตาม ศักยภาพใหม่ๆ ของไม้กำลังเริ่มปรากฏขึ้นมากมาย เนื่องจาก นักวิทยาศาสตร์ กำลังคิดค้นวิธีการปรับแต่งคุณสมบัติทางแสง ความร้อน กลไก และการขนส่งไอออนของวัสดุไม้ ผ่านการดัดแปลงทางเคมีและทางกายภาพต่อโครงสร้างที่มีรูพรุนและองค์ประกอบทางเคมีโดยธรรมชาติของไม้

เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้คิดค้นกลยุทธ์ใหม่ๆ เพื่อแปรรูปไม้โดยคำนึงถึงศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้ในรูปแบบใหม่ๆ

นักวิทยาศาสตร์พัฒนาไม้โปร่งใสสำหรับหน้าจอสมาร์ทโฟนและหน้าต่างที่สามารถเปลี่ยนรูปได้ (ภาพประกอบ: Shutterstock)

ก่อนหน้านี้ ซิกฟรีด ฟิงค์ ได้สร้างไม้โปร่งใสโดยการกำจัดเม็ดสีออกจากเซลล์พืชภายในเนื้อไม้ เขาได้อธิบายรายละเอียดกระบวนการทางเทคโนโลยีนี้ในวารสารเฉพาะทางที่เน้นด้านเทคโนโลยีไม้ในปี 1992

เป็นเวลากว่าทศวรรษหลังจากนั้น งานเขียนของ Siegfried Fink ที่ตีพิมพ์ในปี 1992 ยังคงเป็นแหล่งข้อมูลหลักที่ถูกต้องเกี่ยวกับเทคโนโลยีไม้โปร่งใส นักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่งที่สถาบันเทคโนโลยีหลวง KTH ในสวีเดน Lars Berglund บังเอิญไปพบงานเขียนนี้และนำไปใช้ในการวิจัยของเขา

ขณะนี้ นักวิจัยอีกกลุ่มหนึ่ง นำโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุศาสตร์ เหลียงปิง หู จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ คอลเลจพาร์ค ได้มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการพัฒนาไม้โปร่งใสโดยใช้เทคนิคการแปรรูปโดยตรงกับไม้ธรรมชาติ

จากข้อมูลของทีมวิจัย เนื้อไม้ประกอบด้วยเซลล์ทรงกระบอกขนาดเล็กจำนวนมากเรียงตัวในแนวตั้ง คล้ายกับฟางที่มัดรวมกันด้วยกาว เซลล์ทรงกระบอกเหล่านี้ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำและสารอาหารภายในต้นไม้

ในการผลิตไม้โปร่งใส นักวิทยาศาสตร์ต้องปรับเปลี่ยนหรือกำจัดสารที่เรียกว่าลิกนิน แท้จริงแล้ว สารนี้เป็นทั้งสารที่ยึดเกาะกลุ่มเซลล์เข้าด้วยกันและทำให้ลำต้นและกิ่งก้านมีสีน้ำตาลอมดิน

หลังจากฟอกสีหรือกำจัดสีของลิกนินในเนื้อไม้แล้ว ผนังเซลล์สีขาวทึบแสงจะยังคงอยู่ เนื่องจากผนังเซลล์หักเหแสงแตกต่างจากอากาศภายในถุงเซลล์ที่ลิกนินถูกกำจัดออกไปแล้ว ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เนื้อไม้มีสี

เพื่อให้ได้เนื้อไม้ที่โปร่งใส ช่องว่างอากาศในเนื้อไม้เหล่านี้จะต้องถูกเติมด้วยวัสดุ เช่น เรซินอีพ็อกซี ซึ่งจะหักเหแสง ทำให้มองเห็นเนื้อไม้ได้ ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือไม้โปร่งใสที่ยอมให้แสงส่องผ่านได้มากกว่า 85% สามารถรับแสงแดดได้โดยไม่ทำให้เกิดแสงจ้า ช่วยประหยัดพลังงานและให้แสงสว่างภายในอาคารที่สบายตามากขึ้น

ไม้โปร่งแสงยังมีคุณสมบัติทางกลที่แข็งแรงทนทาน ช่วยแก้ปัญหาด้านความปลอดภัยที่มักพบในวัสดุที่เป็นแก้ว นอกจากนี้ ไม้โปร่งแสงยังเหนือกว่าแก้วในด้านฉนวนกันความร้อน ซึ่งอาจช่วยให้ตัวอาคารสามารถระบายความร้อนออกไปได้ดีขึ้น

ในงานวิจัยนี้ ทีมวิจัยของเหลียงปิง หู ได้ใช้โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่พบได้ทั่วไปในกาวและบรรจุภัณฑ์อาหาร มาผสมลงในเซลล์ไม้ที่ผ่านการบำบัด ส่งผลให้ได้ไม้โปร่งใสที่มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่ากระจกถึงห้าเท่า

ลาร์ส เบิร์กลุนด์และทีมวิจัยของเขาที่สถาบันเทคโนโลยีหลวงแห่งเคนยา (KTH) ในสวีเดน ได้ค้นพบวิธีจำลองการทำงานของหน้าต่างอัจฉริยะที่ทำจากวัสดุไม้โปร่งใส เทคโนโลยีนี้สามารถสลับระหว่างสถานะโปร่งใสและทึบแสงเพื่อควบคุมการมองเห็นหรือปิดกั้นแสงแดดได้

วิธีการของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการวางชั้นของพอลิเมอร์อิเล็กโทรโครมิกที่สามารถเปลี่ยนสีได้ด้วยกระแสไฟฟ้า ไว้ระหว่างชั้นของไม้โปร่งใสที่เคลือบด้วยพอลิเมอร์อิเล็กโทรโครมิกเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า

จากผลการประเมินบางส่วน ระบุว่า เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาไป วัสดุไม้โปร่งใสจะมีความหลากหลาย โปร่งใส และยั่งยืนมากขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การใช้งานในหลากหลายด้าน ตั้งแต่หน้าจอสมาร์ทโฟนที่ทนทานเป็นพิเศษ ไปจนถึงอุปกรณ์ให้แสงสว่าง

ฮุยน์ ดุง (ที่มา: Interestingengineering)

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