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科学家开发出比玻璃更轻却强度更高的透明木材




2021-02-22         

  马里兰大学的研究人员将普通的木板变成了透明的材料,这种材料几乎和玻璃一样透明,但强度更高,隔热性能更好。它在未来可能成为一种节能建筑材料。这种人工木材是由两种基本成分组成的:纤维素,这是一种微小的纤维,而木质素则将这些纤维粘合在一起,使其具有强度。


  将一张纸巾撕成两半,沿着边缘仔细观察。你会看到小小的纤维素纤维伸出来。木质素是一种类似胶水的材料,能将纤维粘合在一起,有点像玻璃纤维或碳纤维中的塑料树脂。木质素还含有称为色团的分子,使木材呈现棕色,并防止光线通过。


  早期尝试制造透明木材的方法是去除木质素,但这涉及到危险化学品、高温和大量时间,使得产品昂贵且有些脆。新技术非常便宜和简单,几乎可以在人们自家后院完成。

  科学家们从一米长、一毫米厚的木板开始,用普通的油漆刷简单地刷上过氧化氢溶液。当放在阳光下,或在紫外线灯下照射一个小时左右,过氧化氢就会漂白棕色的色料,但木质素却完好无损,所以木头变成了白色。在不透明的木质材料上刷上一层过氧化氢后,再在阳光下曝晒一小时,就会变成透明的。接下来,他们在木材中注入了一种专为海洋用途设计的坚韧透明的环氧树脂,这种环氧树脂填充了木材中的空间和孔隙,然后硬化。这样一来,白色的木头就变得透明了。

  你可以拿同一块纸巾,将其中一半浸在水中,然后放在有图案的表面上,就能看到类似的效果。白色纸巾会随着光线穿过水和纤维素纤维而变得半透明,而不会因为折射而散射。木材中的环氧树脂做得更好,可以让90%的可见光通过。其结果是一块长长的看起来像玻璃的东西,却具有木材的强度和灵活性。

  作为窗户材料,它的抗意外破损能力会更强。比玻璃更轻,隔热性能更好,这一点很重要,因为窗户是建筑中热量损失的主要来源。由于不涉及高温,制造透明木料也可能需要更少的能源。透明木可以成为节能建筑中玻璃的替代品,或者在恶劣的环境中成为太阳能板的覆盖物。其用途可能非常丰富。

  许多不同类型的木材,从巴沙木到橡木都可以做成透明的,而且不管是沿着纹理还是逆着纹理切割。如果把透明木头做得更厚一点,它就会足够坚固,成为建筑物结构的一部分,所以我们可以期待未来可以看到整座透明的木墙。

  虽然这项技术还没有推广到工业化水平,但研究人员表示,作为一种新型建筑材料,它有着巨大的潜力。事实上,他们表示,理论上,一整栋房子都可以做成透明的,虽然目前还不清楚为什么会有人想住在透明的房子里。
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