科學家在木材中加入金屬氧化物成分可防水和防黴
雖然木材具有許多理想的建築材料品質,但通常必須使用對生態不利的化學物質對其進行壓力處理,以防止其腐爛。考慮到這個問題,美國科學家正在研究一種更環保的替代品-使木材具有金屬氧化物的成分。
由副教授Mark Losego領導的佐治亞理工學院團隊正在利用一種稱為原子層沉積的現有技術。儘管通常用於製造電子產品,但在這種情況下,該技術被用於在木材的整個蜂窩結構中沉積金屬氧化物的超薄保護塗層。
該過程包括將木材放入低壓氣密室中,然後引入金屬氧化物氣體。氣體分子繼續滲透到木材中,利用相互連接的孔作為內部路徑,它們在木材中傳播。當這些分子這樣做時,它們與木材反應,在其內部結構上形成金屬氧化物塗層。
儘管該塗層只有幾個原子厚,但即使木材被淹沒,它也能有效防止木材吸收水分。結果,可能還由於該處理的其他效果,木材對隨時間的黴菌生長具有更大的抵抗力。此外,經過處理的木材比普通木材的導熱性也更差,從而使建築物更好地隔熱以防止熱量散失。
在實驗室測試中,研究人員向長度為1英寸的松木注入了三種類型的金屬氧化物:氧化鈦、氧化鋁和氧化鋅。研究發現,氧化鈦最有效地防止木材吸收水分-未經處理的木材吸收的水分是其三倍。
除了木材的多功能性和可再生性以外,木材作為建材的另一個賣點之一是,木材一旦被丟棄,就會生物降解。關於金屬氧化物處理將如何在這方面影響木材,仍然需要進行更多的研究,儘管Losego認為這可能不是問題。他表示:“實際上,我們現在正在積極研究這類材料的生物降解。’塗層’名義上只是一個原子或幾個原子厚,因此可以預期的是它不會對生物降解產生太大的影響,但是,我不能百分百地確定這一點。”
研究團隊最近在《Langmuir》雜誌上發表了關於該研究的論文。