馬里蘭大學(xué)的研究人員又又又把普通的木頭加工成透明材料——材料幾乎與玻璃一樣透明,但強度更高且絕緣性能更好,是未來(lái)非常具有潛力建筑材料。
木材有兩種基本成分:纖維素和木質(zhì)素(將這些纖維粘合在一起以增強強度)。
把紙巾撕成兩半,觀(guān)察撕裂后的邊緣,我們就能夠看到少量黏著(zhù)的纖維素。木質(zhì)素是一種膠狀材料,把纖維粘合在一起,有點(diǎn)像玻璃纖維中的塑料樹(shù)脂。木質(zhì)素中存在被稱(chēng)為生色團的分子。正是后者使木頭呈棕色且不透明。
早期制造透明木材的試驗,一般采取去除木質(zhì)素的思路,但工藝過(guò)程需要危險的化學(xué)品、高溫和大量時(shí)間,使產(chǎn)品成本昂貴且過(guò)于脆。新工藝則既便宜又簡(jiǎn)單,完全可以在自家后院完成。
以一米長(cháng)、一毫米厚的木板作示例,科學(xué)家用最常見(jiàn)的油漆刷蘸過(guò)氧化氫溶液,刷遍木板。然后把它放置在陽(yáng)光下或在紫外線(xiàn)燈下約一個(gè)小時(shí)。過(guò)氧化物會(huì )漂白掉棕色的發(fā)色團,但木質(zhì)素仍保持原樣,因此木材變成白色。
接下來(lái),他們往木材里注入透明的環(huán)氧樹(shù)脂;該環(huán)氧樹(shù)脂專(zhuān)為航海使用而設計。環(huán)氧樹(shù)脂填充進(jìn)木材中的空隙和孔隙,然后硬化。結果就是白色木板變成透明的木板。
這一過(guò)程類(lèi)似于浸泡過(guò)水的白紙——穿過(guò)水和纖維的光使白紙變半透明。
環(huán)氧樹(shù)脂比水更好,可以讓90%的可見(jiàn)光通過(guò)。如此一來(lái),我們就擁有了一塊像玻璃的東西,卻具有木材的強度和柔韌性。
用透明的木材來(lái)做窗戶(hù),至少不會(huì )像玻璃一樣易碎,且更輕,具有更好的隔熱性能。最后一點(diǎn)很重要,因為窗戶(hù)是建筑物中熱損失的主要源頭。由于不涉及高溫,因此制造透明木材的能耗也更低。
在惡劣環(huán)境下,透明木材可用作太陽(yáng)能電池板的覆蓋物。也可以制造一整面的透明木材墻壁,就像現在的玻璃墻。
盡管新工藝尚未擴展至工業(yè)水平,但研究人員表示,新型建筑材料具有巨大潛力。實(shí)際上,從理論上來(lái)說(shuō),它的應用范圍僅僅受限于我們的想象力。
參考
https://www.cbc.ca/radio/quirks/scientists-develop-transparent-wood-that-is-stronger-and-lighter-than-glass-1.5902739
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