18 ИЮН, 16:10 МСК
USD (ЦБ)    89.0658
EUR (ЦБ)    95.1514


Прозрачная древесина может стать энергоэффективной альтернативой стеклу

10 Февраля 2021 10111 0 Наука и технологии
Прозрачная древесина может стать энергоэффективной альтернативой стеклу

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 ежегодное производство основного компонента древесины целлюлозы превышает производство стали более чем в 20 раз.

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 плохой изолятор. Вот почему нам нужны стеклопакеты. С другой стороны, дерево обладает хорошими изоляционными свойствами, но не является прозрачным. Пока.

В последние годы материаловеды экспериментируют с тем, чтобы сделать дерево прозрачным. Обеспечение прозрачности древесины и сохранение ее высоких механических свойств могло бы стать хорошей альтернативой стеклу из экологически устойчивого и возобновляемого источника. Предыдущие методы были очень энергоемкими и использовали вредные химические вещества, но новое исследование показало способ сделать дерево прозрачным без использования огромного количества энергии в процессе.

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 дереву 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 обеспечению прозрачности древесины включали полное удаление лигнина из структуры и замену его 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 модифицирует хромофоры, изменяя их структуру, поэтому они больше не поглощают свет и не окрашивают древесину.

Химикат можно нанести кистью 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 стекла

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 дерево щеткой, есть возможность добавить материалу декоративные эффекты. Это может сделать панели из материала популярными для внутреннего применения, а также предложить дополнительную изоляцию.

Необходимо проделать дополнительную работу, чтобы оптимизировать реакцию с древесиной и включить ее в промышленно автоматизированный процесс. Но однажды, в будущем, вы можете сидеть дома или работать в здании с деревянными стеклами, пишет The Conversation.

Редакция

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий


Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter
Отметьте самые значимые события 2021 года:
close
check_box check_box_outline_blank Демонстратор будущего двигателя для многоразовой ракеты-носителя в Свердловской области
check_box check_box_outline_blank Демонстратор нового авиадвигателя ПД-35 в Пермском крае
check_box check_box_outline_blank Полет МС-21-300 с крылом, изготовленным из российских композитов в Иркутской области
check_box check_box_outline_blank Открытие крупнейшего в РФ Амурского газоперерабатывающего завода в Амурской области
check_box check_box_outline_blank Запуск первой за 20 лет термоядерной установки Токамак Т-15МД в Москве
check_box check_box_outline_blank Создание уникального морского роботизированного комплекса «СЕВРЮГА» в Астраханской области
check_box check_box_outline_blank Открытие завода первого российского бренда премиальных автомобилей Aurus в Татарстане
check_box check_box_outline_blank Старт разработки крупнейшего в Европе месторождения платиноидов «Федорова Тундра» в Мурманской области
check_box check_box_outline_blank Испытание «зеленого» танкера ледового класса ICE-1А «Владимир Виноградов» в Приморском крае
check_box check_box_outline_blank Печать на 3D-принтере первого в РФ жилого комплекса в Ярославской области
Показать ещеexpand_more