透明な木材が登場し、ガラスに代わるエネルギー効率の高い代替品になる可能性があります

ガラス窓ガラス
このようなガラス窓は、透明な木に置き換えることができます。 Shutterstock / Visions-AD

木材は、人間が何百万年もの間、住宅や船の建設、そして燃焼用の燃料源として使用してきた古代の材料です。 また、再生可能な資源であり、地球の大気から過剰な二酸化炭素を回収するXNUMXつの方法です。 今日、木材の主成分であるセルロースは、毎年 鋼の20倍の体積。

木を使わないのは窓を作ることです。 代わりに、透明で、強化すると構造的なサポートを提供できるガラスとプラスチックに依存しています。 しかし、建物はガラスを通して多くの熱を失い、光は材料を通していくらかの熱をもたらすことができますが、それは良い断熱材ではありません。 これが、二重ガラスが必要な理由です。 一方、木材は断熱性が高いですが、透明ではありません。 通常。

近年、材料科学者は木材を透明にする実験を行っています。 木材を透けて見えるようにし、その高い機械的特性を維持することは、持続可能で再生可能な資源からのガラスの優れた代替品を提供するでしょう。 以前の方法 これを行うことは非常にエネルギー集約的であり、有害な化学物質を使用していましたが、 新しい研究 プロセスで大量のエネルギーを使用せずに木材を透明にする方法を示しました。

木を通して見る

木材の透明性の欠如は、セルロースとリグニンというXNUMXつの主成分の組み合わせに起因しています。 リグニンは光を吸収し、材料に発色団(光活性化化合物)が存在すると、木材が茶色に見えます。 主にセルロースを含む木材の繊維は、中空の管状構造です。 これらの中空管内の空気は光を散乱させ、材料の透明度をさらに低下させます。

木材を透明にするための以前の作業には、 リグニンを取り除く 構造から完全にそしてそれを樹脂材料と取り替えます。 リグニンの除去には多くの環境に有害な化学物質が必要であり、それはまたかなり減少します 機械的特性 材料の。 それを弱くします。

メリーランド大学の研究者による新しい研究は、髪を漂白するために一般的に使用される単純な化学物質である水素を使用して木材を透明にする方法を示しています。 この化学物質は発色団を修飾し、その構造を変化させて、光を吸収して木材を着色するように作用しなくなります。

手前に丸太がある日当たりの良い松林。リグニンと呼ばれる木の成分を取り除くと、透けて見えるようになります。 Shutterstock / Krasula

化学薬品を木に塗り、次に光を使用して活性化して、鮮やかな白い素材を生成します。必要に応じて金髪の木を作成します。 木材と過酸化水素の化学反応はよく知られています。 これは、製紙に使用される木材パルプを漂白するための基礎です。これは、紙が鮮やかな白である理由のXNUMXつです。

紙が白いもうXNUMXつの理由は、木の中空のセルロース繊維のように、その構造の細孔や穴が光を散乱させるためです。 これらの繊維に樹脂を充填すると、その散乱が減少し、元の機械的特性を維持しながら、光が木材を通過して透明になります。

木製の窓

これは、過酸化水素とリグニンのよく知られた化学反応を使用する非常にエキサイティングな開発です。 このアプローチは、大きな材料にも適用でき、ガラスに取って代わる真の可能性を提供する透明な建築材料の生産につながります。

化学薬品が木にブラシをかけられるので、装飾的な効果が材料に加えられる機会があるかもしれません。 これにより、追加の断熱材を提供しながら、屋内用途に人気のある材料のパネルを作ることができます。

木材との反応を最適化し、それを工業的に自動化されたプロセスに組み込むには、さらに作業を行う必要があります。 しかし、ある日、将来、あなたは家に座ったり、木製の窓のある建物で働いたりするかもしれません。

著者について会話

スティーブアイヒホルン、材料科学および工学の教授、 ブリストル大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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