Takie szklane okna można zastąpić przezroczystym drewnem. Shutterstock / Visions-AD
Drewno to starożytny materiał, którego ludzie używali od milionów lat do budowy mieszkań, statków i jako źródło paliwa do spalania. Jest to także źródło odnawialne i jeden ze sposobów wychwytywania nadmiaru dwutlenku węgla z atmosfery ziemskiej. Obecnie główny składnik drewna - celuloza - jest produkowany corocznie o godz 20 razy więcej niż stal.
Jedną z rzeczy, do których nie używałbyś drewna, jest robienie okien. Zamiast tego opieramy się na szkle i plastiku, które są przezroczyste i po hartowaniu mogą zapewnić wsparcie konstrukcyjne. Ale budynki tracą dużo ciepła przez szkło i chociaż światło może przenosić ciepło przez materiał, nie jest to dobry izolator. Dlatego potrzebujemy podwójnych szyb. Z drugiej strony drewno jest bardzo izolujące, ale nie jest przezroczyste. Zazwyczaj.
W ostatnich latach materiałoznawcy eksperymentowali z nadaniem przezroczystości drewna. Przejrzystość drewna i zachowanie jego wysokich właściwości mechanicznych stanowiłoby dobrą alternatywę dla szkła ze zrównoważonego i odnawialnego źródła. Poprzednie metody było to bardzo energochłonne i zużyte szkodliwe chemikalia, ale nowe badanie pokazał sposób na uczynienie drewna przezroczystym bez zużywania dużej ilości energii w procesie.
Widzenie przez drewno
Brak przejrzystości drewna wynika z połączenia jego dwóch głównych składników, celulozy i ligniny. Lignina pochłania światło, a obecność w materiale chromoforów - związków aktywowanych światłem - nadaje drewnu brązowy wygląd. Włókna w drewnie, które głównie zawierają celulozę, są pustymi w środku rurami. Powietrze w tych pustych rurkach rozprasza światło, dodatkowo zmniejszając przezroczystość materiału.
W grę wchodziły wcześniejsze prace nad uczynieniem drewna przezroczystym usuwanie ligniny całkowicie z konstrukcji i zastąpienie go materiałem żywicznym. Usunięcie ligniny wymaga wielu szkodliwych dla środowiska chemikaliów, a także znacznie zmniejsza właściwości mechaniczne materiału. czyni go słabszym.
Nowe badanie, przeprowadzone przez naukowców z University of Maryland, pokazuje, jak uczynić drewno przezroczystym za pomocą prostego związku chemicznego - nadtlenku wodoru - powszechnie używanego do rozjaśniania włosów. Ta substancja chemiczna modyfikuje chromofory, zmieniając ich strukturę, dzięki czemu nie pochłaniają już światła i nie zabarwiają drewna.
Usunięcie składnika drewna, zwanego ligniną, może sprawić, że stanie się on przezroczysty. Shutterstock / Krasula
Środek chemiczny można nałożyć pędzlem na drewno, a następnie aktywować za pomocą światła, aby uzyskać wspaniały biały materiał - jasne drewno, jeśli chcesz. Dobrze znana jest reakcja chemiczna drewna z nadtlenkiem wodoru. Jest podstawą do wybielania masy celulozowej używanej do produkcji papieru - jeden z powodów, dla których papier jest brylantowo biały.
Innym powodem, dla którego papier jest biały, jest to, że pory lub dziury w jego strukturze rozpraszają światło, podobnie jak puste w środku włókna celulozowe w drewnie. Wypełnienie tych włókien żywicą zmniejsza to rozpraszanie, umożliwiając przechodzenie światła przez drewno i nadając mu przezroczystość, zachowując przy tym jego pierwotne właściwości mechaniczne.
Drewniane okna
To bardzo ekscytujące odkrycie, które wykorzystuje dobrze znane reakcje chemiczne nadtlenku wodoru z ligniną. Podejście to można również zastosować do dużych kawałków materiału, prowadząc do produkcji przezroczystych materiałów budowlanych, które mają realny potencjał do zastąpienia szkła.
Ponieważ chemikalia są nanoszone pędzlem na drewno, mogą istnieć możliwości dodania efektów dekoracyjnych do materiału. Może to sprawić, że panele z materiału będą popularne w zastosowaniach wewnętrznych, oferując jednocześnie dodatkową izolację.
Konieczne są dalsze prace, aby zoptymalizować reakcję z drewnem i włączyć ją do zautomatyzowanego procesu przemysłowego. Ale w przyszłości możesz siedzieć w domu lub pracować w budynku z drewnianymi oknami.
O autorze
Steve Eichhorn, profesor inżynierii materiałowej i inżynierii, Uniwersytet w Bristolu
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Przyszłość, którą wybieramy: przetrwanie kryzysu klimatycznego
autorstwa Christiany Figueres i Toma Rivetta-Carnaca
Autorzy, którzy odegrali kluczową rolę w porozumieniu paryskim w sprawie zmian klimatu, przedstawiają spostrzeżenia i strategie radzenia sobie z kryzysem klimatycznym, w tym działania indywidualne i zbiorowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ziemia niezamieszkana: życie po ociepleniu
David Wallace-Wells
Ta książka bada potencjalne konsekwencje niekontrolowanych zmian klimatu, w tym masowe wymieranie, niedobór żywności i wody oraz niestabilność polityczną.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ministerstwo dla przyszłości: powieść
autorstwa Kima Stanleya Robinsona
Ta powieść przedstawia świat niedalekiej przyszłości zmagający się ze skutkami zmian klimatu i oferuje wizję tego, jak społeczeństwo może się zmienić, aby stawić czoła kryzysowi.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Pod białym niebem: natura przyszłości
Elżbieta Kolbert
Autor bada wpływ człowieka na świat przyrody, w tym zmiany klimatyczne, oraz potencjał rozwiązań technologicznych w odpowiedzi na wyzwania środowiskowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Awaria: najbardziej kompleksowy plan, jaki kiedykolwiek zaproponowano, aby odwrócić globalne ocieplenie
pod redakcją Paula Hawkena
Ta książka przedstawia kompleksowy plan przeciwdziałania zmianom klimatycznym, w tym rozwiązania z różnych sektorów, takich jak energetyka, rolnictwo i transport.
