Такие стеклянные окна можно было бы заменить на прозрачное дерево. Shutterstock / Visions-AD
Дерево - это древний материал, который люди использовали миллионы лет для строительства домов, кораблей и в качестве источника топлива для сжигания. Это также возобновляемый источник и один из способов улавливать избыток углекислого газа из атмосферы Земли. Сегодня основной компонент древесины - целлюлоза - ежегодно производится на В 20 раз больше стали.
Одна вещь, для которой вы не стали бы использовать дерево, - это изготовление окон. Вместо этого мы полагаемся на стекло и пластик, которые прозрачны и, будучи закаленными, могут оказать структурную поддержку. Но здания теряют много тепла через стекло, и хотя свет может переносить тепло через материал, это не лучший изолятор. Вот почему нам нужны стеклопакеты. С другой стороны, дерево обладает хорошими изоляционными свойствами, но не прозрачным. Обычно.
В последние годы материаловеды экспериментируют с тем, чтобы сделать дерево прозрачным. Сделать древесину прозрачной и сохранить ее высокие механические свойства, станет хорошей альтернативой стеклу из экологически безопасного и возобновляемого источника. Предыдущие методы для этого требовалось много энергии и использовались вредные химические вещества, но Новое исследование показал способ сделать дерево прозрачным, не затрачивая при этом огромное количество энергии.
Видя сквозь дерево
Непрозрачность древесины происходит из-за комбинации двух ее основных компонентов, целлюлозы и лигнина. Лигнин поглощает свет, а присутствие в материале хромофоров - светоактивных соединений - придает древесине коричневый цвет. Волокна в древесине, которые в основном состоят из целлюлозы, представляют собой полые трубчатые структуры. Воздух в этих полых трубках рассеивает свет, что еще больше снижает прозрачность материала.
Предыдущие работы по созданию прозрачной древесины включали удаление лигнина полностью из конструкции и заменив ее полимерным материалом. Удаление лигнина требует большого количества экологически вредных химикатов, а также значительно снижает механические свойства материала. делает его слабее.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета Мэриленда, демонстрирует, как сделать дерево прозрачным с помощью простого химического вещества - перекиси водорода, обычно используемой для обесцвечивания волос. Это химическое вещество изменяет хромофоры, изменяя их структуру, поэтому они больше не поглощают свет и не окрашивают древесину.
Удаление компонента древесины, называемого лигнином, может сделать его прозрачным. Shutterstock / Krasula
Химикат можно нанести щеткой на дерево, а затем активировать светом, чтобы получить блестящий белый материал - светлое дерево, если хотите. Химическая реакция древесины с перекисью водорода хорошо известна. Это основа для отбеливания древесной массы, используемой для изготовления бумаги - одна из причин, по которой бумага имеет блестящий белый цвет.
Другая причина, по которой бумага белая, заключается в том, что поры или отверстия в ее структуре рассеивают свет, как и полые волокна целлюлозы в древесине. Заполнение этих волокон смолой уменьшает рассеяние, позволяя свету проходить через древесину и делая ее прозрачной, сохраняя при этом ее первоначальные механические свойства.
Деревянные окна
Это очень интересная разработка, в которой используются хорошо известные химические реакции перекиси водорода с лигнином. Этот подход также может быть применен к большим кускам материала, что приведет к производству прозрачных строительных материалов, предлагающих реальный потенциал для замены стекла.
Поскольку химикат наносится на древесину щеткой, есть возможность добавить материалу декоративные эффекты. Это может сделать панели из материала популярными для внутреннего применения, а также предложить дополнительную изоляцию.
Необходима дальнейшая работа для оптимизации реакции с древесиной и включения ее в промышленно автоматизированный процесс. Но однажды, в будущем, вы можете сидеть дома или работать в здании с деревянными окнами.
Об авторе
Стив Эйххорн, профессор материаловедения и инженерии, Бристольского университета
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги по этой теме
Необитаемая Земля: Жизнь после потепления Kindle Edition
Дэвид Уоллес-Уэллс
Это хуже, намного хуже, чем вы думаете. Если в вашей тревоге по поводу глобального потепления преобладают опасения по поводу повышения уровня моря, вы едва царапаете поверхность возможных ужасов. В Калифорнии пожары бушуют сейчас круглый год, разрушая тысячи домов. По всему США «год 500» каждый месяц нападает на сообщества, и наводнения ежегодно смещают десятки миллионов. Это всего лишь предварительный просмотр предстоящих изменений. И они идут быстро. Без революции в том, как миллиарды людей ведут свою жизнь, части Земли могут стать почти необитаемыми, а другие - ужасно неприветливыми, как только к концу этого столетия. Доступно на Amazon
Конец льда: свидетельство и обретение смысла на пути разрушения климата
Дар Джамай
После почти десятилетия работы за рубежом в качестве военного репортёра известный журналист Дар Джамай вернулся в Америку, чтобы возобновить свою страсть к альпинизму, но обнаружил, что склоны, по которым он когда-то поднимался, были безвозвратно изменены в результате разрушения климата. В ответ Джамайл отправляется в путешествие к географическим линиям фронта этого кризиса - от Аляски до Большого барьерного рифа Австралии через тропический лес Амазонки - чтобы обнаружить последствия для природы и для людей потери льда. Доступно на Amazon
Наша Земля, Наши Виды, Наши Я: Как Процветать, Создавая Устойчивый Мир
Эллен Мойер
Наш самый скудный ресурс - время. С решимостью и действиями мы можем реализовывать решения, а не оставаться в стороне, испытывая вредное воздействие. Мы заслуживаем и можем иметь лучшее здоровье и более чистую окружающую среду, стабильный климат, здоровые экосистемы, устойчивое использование ресурсов и меньшую потребность в контроле за ущербом. У нас есть так много, чтобы получить. Посредством науки и историй «Наша Земля, Наши виды, Наши Я» дают основания для надежды, оптимизма и практических решений, которые мы можем принять индивидуально и коллективно для экологизации наших технологий, экологизации нашей экономики, укрепления нашей демократии и создания социального равенства. Доступно на Amazon
От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете пройдите по этой ссылке использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.
