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透明木材未来可能代替普通玻璃

   2020-10-28 三体使者 cnBeta.COM270
核心提示:根据外媒报道,近期国外一支研发团队对外宣称已经研发出了一种透明木材,并认为它在不久的未来可能可以取代普通玻璃。从网络上流

根据外媒报道,近期国外一支研发团队对外宣称已经研发出了一种透明木材,并认为它在不久的未来可能可以取代普通玻璃。从网络上流传的图片来看,该透明木材外形看起来像玻璃,但它的实质是木材和其他化合物。

根据研究人员的介绍,他们所研发的透明木材采用的是一种名为巴沙树的木材。这种植物主要分布在美洲的热带森林中,由于密度低的原因,它被认为是地球上重量最轻的树木。不仅如此,它还是地球上生长最快的树木之一,这两个特点使得巴沙木得到了人类的青睐而被广泛应用在工业制造中。透明木材选用巴沙木作为原料也是看中了它的密度低、质量轻。


在正式制作透明木材之前,研究人员需要在室内对巴沙木进行氧化浴处理。氧化浴处理的本质是氧化反应,让原材料发生氧化作用后产生某些特点。巴沙木在接受氧化浴处理后再接受聚乙烯醇的处理,就逐渐呈现出透明的特点。在利用氧化剂和聚乙烯醇让木材变得透明的过程中涉及了十分复杂的化学反应,连研究人员也尚未能掌握其中的原理。

有研究表明,木材中的纤维结构是一种较好的吸能结构,同时透明木材生产中加入的聚合物也可以起到吸能作用,这使得最后被研发出来的透明木材比大多数玻璃要更能承受住外界的冲击力。研究人员对透明木材进行过冲击测试,测试结果显示透明木材即使遭受了强劲的冲击后也不会破碎,只是弯曲或者分裂而已,因此它对人身安全更有保障。


其次,以巴沙木为原料的透明木材比传统玻璃更轻,这使得它的运输负担大幅度下降。此外,透明木材既可以发挥透光的作用,又能够起到阻挡外界热量的作用。更重要的是,生产透明木材所需要的成本更低,而且对环境的污染更小。巴沙木的生长速度快,碳排放量较少,这是众多树木种类中所少有的。


这是另外一篇透明木材的报道。

三四年前,瑞典皇家理工学院的科学家们创造了“透明木材” - 这种材料被认为可以作为目前用于窗户的二氧化硅玻璃和太阳能电池的更便宜替代品。现在,该材料还能够储存热量,然后将其释放出来。

“透明木材”可以为我们带来什么呢?

为了生产“透明木材”的初始版本,由Lars Berglund教授领导的KTH团队开始化学去除天然轻木纤维中的吸光木质素 - 木质素是木材细胞壁的一个组成部分。

然后将白色纤维与预聚合的甲基丙烯酸甲酯(PMMA,通常称为有机玻璃)混合。这改变了纤维的折射率,使它们变得透明。得到的材料比普通透明有机玻璃板更坚固。

最近,Berglund和博士生Céline Montanari在处理过的木纤维和PMMA中添加了一种称为聚乙二醇(PEG)的“相变”聚合物。通常采用固体形式,PEG对木材具有很好的相容性,而且它还能够储存和释放热量。当其温度达到80ºF(27ºC)时熔化,并在此过程中储存能量。冷却下来时,它会恢复为半透明的固体,释放出储存的能量。

“在阳光灿烂的日子里,这种材料在到达室内空间之前就会吸收热量,室内的温度会比室外更冷,”Montanari说道。“而在夜间,相反的情况发生 - PEG变得坚固并在室内释放热量,这样你就可以在房子里保持恒温。”

作为额外的奖励,木纤维和PEG都是可生物降解的。虽然PMMA不是,但它可能会被更环保的聚合物取代,使材料在丢弃时能够完全生物降解。


透明木材有什么优势


(1)强度高。透明木材的强度比未处理的原木要高4至6倍,相比玻璃的强度更好。

(2)透光率高。透光率越高,物体越透明。研究表明,透明木材甚至比玻璃还能透过更多光线。影响透明木材透光率的因素主要是树脂与木质纤维素折射率没有完全匹配。

(3)易降解。木材本身就是生物质材料,具有可降解性,这使得透明木材的使用更加具有绿色环保特性。

(4)热导率低。透明木材能够吸收、储存和释放热量,不但能制作家具,还是很有潜力的新型低能耗建筑材料。

(5)朦胧感。透明木材的透明度可以通过添加聚乙二醇、丙烯酸等聚合物来调节来达到不同的朦胧感,且透明木材在释放热量后会变得有一些朦胧。


 
标签: 透明木材 玻璃
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