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.
Получить последнее по электронной почте
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.
Рекомендуемые книги:
Йеллоустон дикой природы в переходный
Более тридцати экспертов обнаружить тревожные признаки системы под напряжением. Они определяют три важнейших стресса: инвазивные виды, развитие частного сектора незащищенных землях, и потепление климата. Свои заключительные рекомендации будут формировать двадцать первого века дискуссии о том, как бороться с этими трудностями не только в парках, но и для американских заповедников по всему миру. Удобными для чтения и полностью проиллюстрированы.
Перенасыщение энергии: изменение климата и Политика упитанности
Иан Робертс. Опытно рассказывает историю энергию в обществе, и места "упитанности" рядом с изменением климата как проявление тех же фундаментальных планетарных недомогания. Эта захватывающая книга утверждает, что импульс энергии ископаемого топлива не только начали процесс катастрофического изменения климата, но и продвинули вверх средний человеческий распределения веса. Он предлагает и оценивает для читателя набор личных и политических де-карбонизации стратегий.
Для получения дополнительной информации или заказать "Перенасыщение Энергия" на Амазонке.
Последняя битва: Quest Тед Тернер, чтобы спасти планету Troubled
Тодд Уилкинсон и Тед Тернер. Предпринимательское и медиа-магнат Тед Тернер называет глобальное потепление наиболее страшную угрозу, стоящих перед человечеством, и говорит, что магнаты будущего будет отчеканена в развитии зеленого, альтернативные возобновляемые источники энергии. Глазами Теда Тернера, мы рассмотрим другой способ мышления об окружающей среде, наши обязательства, чтобы помочь другим нуждающимся, и серьезные проблемы, угрожающие выживанию цивилизации.
