Навигация по сайту: Главная / Блог / Взгляд в будущее /

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем Взгляд в будущее

Нашел для вас интересную статью-исследование, в котором ученые из Мэрилендского университета на практике смогли получить прозрачную древесину.

Это прозрачное дерево могло бы заменить стеклянные окна. Он легче, прочнее, легче в изготовлении и облегчил бы обогрев и охлаждение зданий.

Лист прозрачного нового материала в лаборатории Университета Мэриленда выглядит как пластик. Но на самом деле это дерево – и в конечном итоге его можно использовать для изготовления энергоэффективных окон или даже прозрачных зданий.

“По сравнению со стеклом древесина имеет более низкую теплопроводность, она легче, прочнее и более экологична”, – говорит Лянбин Ху, профессор материаловедения Мэрилендского университета и один из авторов нового исследования этого материала. Идея состоит в том, чтобы использовать материал в зданиях. Например, с окном, сделанным из прозрачного дерева вместо стекла, здание потребляло бы меньше энергии для нагрева и охлаждения. Из-за структуры дерева окна могли также уменьшить блики от солнца, позволяя при этом естественный свет.

Исследователи экспериментировали с прозрачной древесиной в прошлом, но новый метод более устойчив и экологичен. Другие методы обычно замачивают древесину в химическом соединении, называемом хлоритом натрия, чтобы удалить лигнин, часть древесины, которая придает ей структуру. Но это может ослабить древесину, и она производит отходы, которые трудно перерабатывать. Ху и его команда подправили процесс так, чтобы он не полностью удалял лигнин. Смакнув перекисью водорода древесину и оставив ее под ультрафиолетовым светом, они удалили только те части лигнина, которые придают ей цвет. В результате получается прозрачная древесина, которую можно покрыть эпоксидной смолой.

Это лишь один из многих способов, с помощью которых ученые и инженеры переосмысливают, как мы можем использовать этот возобновляемый ресурс в строительстве. Небоскребы, полностью сделанные из дерева, набирают популярность в городах по всему миру. А недавно ученые открыли методику выращивания древесины в лаборатории, открывающую возможность использовать древесину без необходимости вырубать лес.

Прозрачная древесина на 50% прочнее предыдущей прозрачной древесины и может быть даже использована для строительства несущих стен в здании. Он также потенциально может быть использован другими способами, такими как слои, используемые в солнечных батареях. Новый спинофф-компании под названием InventWood работает над тем, чтобы коммерциализировать технологию.

Технология изготовления прозрачной древесины

Далее приводятся схематичные изображения, показывающие процесс изготовления прозрачной древесины.

Рис. 1 Схематическая иллюстрация изготовления прозрачной древесины и демонстрация ее рисунка

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем Взгляд в будущее
Схематическая иллюстрация изготовления прозрачной древесины и демонстрация ее рисунка. Фото: Циньцинь Ся, Мэрилендский университет, Колледж-Парк.


А) Схематическая иллюстрация этого простого, но эффективного, экологически чистого, масштабируемого и недорогого метода изготовления прозрачной древесины. Лигнин не только придает натуральной древесине коричневатый цвет, но и служит связующим для целлюлозы и гемицеллюлозы. После химической чистки и солнечного освещения хромофор лигнина и гемицеллюлоза удаляются, и натуральная древесина становится бесцветной, но модифицированный лигнин остается и все еще может эффективно связывать и обволакивать микрофибриллы целлюлозы для поддержания механических свойств материала. Затем эпоксидная смола может быть легко внедрена в свободно упакованные модифицированные лигнином древесные микроканалы для получения конечной прозрачной древесины. B) Цифровое изображение крупномасштабного листа прозрачной древесины (400 мм на 110 мм на 1 мм) в продольном направлении (т. е. в направлении волокон). С) Цифровое изображение прозрачной древесины в поперечном направлении (то есть перпендикулярно направлению волокон) с рисунком в виде “древесного листа”.

Рис. 2 Структурно-композиционная характеристика прозрачной древесины

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем Взгляд в будущее
Структурно-композиционная характеристика прозрачной древесины. Фото: Циньцинь Ся, Мэрилендский университет, Колледж-Парк.


(А) Фурье-спектров и (B) сохранились содержание лигнина из натуральной древесины, лигнина, модифицированного дерева, и прозрачного дерева. (В) Цифровое изображение, показывающее изготовление в метровом масштабе модифицированной лигнином древесины на основе нашего метода. Сканирующей электронной микроскопии (Сэм) изображения в поперечном направлении (Д) из натурального дерева (е) лигнин-модифицированной древесины, и (F) прозрачная древесина. Вставки на увеличенных СЭМ – изображениях показывают детальный вид микропор в образцах. СЭМ-изображения продольного направления (G) натуральной древесины, (H) модифицированной лигнином древесины и (I) прозрачной древесины. Толщина образцов составляет 1 мм.

Рис. 3. Оптико-механические свойства натуральной древесины и прозрачной древесины.

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем Взгляд в будущее
Оптико-механические свойства натуральной древесины и прозрачной. Фото: Циньцинь Ся, Мэрилендский университет, Колледж-Парк.


Цифровые изображения прозрачной древесины вдоль (А) продольного направления (L; 400 мм на 110 мм на 1 мм) и (Б) поперечного направления (T; 70 мм на 30 мм на 1,5 мм). (В) Коэффициент пропускания и (Г) поглощение натуральной древесины и прозрачной древесины (объемная доля модифицированного лигнином древесного каркаса: L, ~30%; T, ~33,2%). Е) Направленное распространение света по прозрачной древесине. Фотоизображения рассеянного лазерного светового пятна L – и T-прозрачных древесных материалов. (Ф) предел прочности при растяжении и (Г) прочность натурального дерева и прозрачного натурального дерева.

Рис. 4. Процесс изготовления узорной прозрачной древесины.

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем Взгляд в будущее
Процесс изготовления узорной прозрачной древесины. Фото: Циньцинь Ся, Мэрилендский университет, Колледж-Парк.


А) Схема и Б) эксперименты, демонстрирующие процесс изготовления узорчатой прозрачной древесины. Во-первых, чернила H2O2 печатаются на поверхности дерева с помощью кисти, и эти области становятся белыми после ультрафиолетового освещения. После инфильтрации эпоксидной смолы можно получить прозрачную древесину с различными узорами, с различными узорами, выполненными из натуральной древесины в продольном и поперечном направлениях. Прозрачная древесина с рисунком (C) цифра 4 и (D) буква A. (E) Круг и алмаз и (F) инь-ян узорчатые образцы прозрачной древесины.

Рис. 5. Крупномасштабное изготовление прозрачной древесины с помощью солнечных батарей.

Прозрачное дерево, которое смогло бы заменить стеклянные окна в ближайшем будущем Взгляд в будущее
Крупномасштабное изготовление прозрачной древесины с помощью солнечных батарей. Фото: Циньцинь Ся, Мэрилендский университет, Колледж-Парк.


А) Схема, показывающая потенциальное крупномасштабное изготовление прозрачной древесины на основе метода ротационной резки древесины и процесса химической чистки с помощью солнечных батарей. (B) Наружное изготовление модифицированной лигнином древесины длиной 1 м [9 августа 2019 года (летние месяцы) в 13:00 вечера (солнечный полдень), Глобальный солнечный УФ-индекс (UVI): 7-8]. С) Цифровая фотография куска большого прозрачного дерева (400 мм на 110 мм на 1 мм). (D) потребление энергии, химические затраты и выбросы отходов для процесса химической чистки с помощью солнечных батарей и процесса делигнификации на основе раствора NaClO2. Е) Радиолокационный график, показывающий сравнение процесса изготовления прозрачной древесины.

От себя могу добавить, что перспективы использования подобного материала весьма перспективны, а главное применимы на практике. Думаю, что в скором времени мы увидим полноценные готовые изделия с применением прозрачного дерева.

Статья переведена машинным способом. Неточности будут со временем поправляться. Ссылка на исследование тоже прилагается

АВТОР СТАТЬИ: АДЕЛЬ ПИТЕРС
https://www.fastcompany.com/90599971/this-see-through-wood-could-replace-glass-windows
Изображение обложки: asterlil/Blendswap (window mesh), Guillaume Galtier/Unsplash
Права на изображения: Copyright © 2021 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Никаких претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется под некоммерческой лицензией Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).
Ссылка на исследование: https://advances.sciencemag.org/content/7/5/eabd7342.full

Свои предложения и мысли можете оставить в комментариях.

Интересная идея для хозяйки:

Посмотрите, это интересно:

Я срочно хочу поделиться этой информацией с друзьями!
  •  
  •  
  •  
  •  
  • 1
  •  
  •  
  •  
0 0 голос
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные обратные Связи
Посмотреть все комментарии