科學家開發出比玻璃更輕卻強度更高的透明木材
馬里蘭大學的研究人員將普通的木板變成了透明的材料,這種材料幾乎和玻璃一樣透明,但強度更高,隔熱性能更好。它在未來可能成為一種節能建築材料。這種人工木材是由兩種基本成分組成的:纖維素,這是一種微小的纖維,而木質素則將這些纖維粘合在一起,使其具有強度。
將一張紙巾撕成兩半,沿著邊緣仔細觀察。你會看到小小的纖維素纖維伸出來。木質素是一種類似膠水的材料,能將纖維粘合在一起,有點像玻璃纖維或碳纖維中的塑料樹脂。木質素還含有稱為色團的分子,使木材呈現棕色,並防止光線通過。
早期嘗試製造透明木材的方法是去除木質素,但這涉及到危險化學品、高溫和大量時間,使得產品昂貴且有些脆。新技術非常便宜和簡單,幾乎可以在人們自家後院完成。
科學家們從一米長、一毫米厚的木板開始,用普通的油漆刷簡單地刷上過氧化氫溶液。當放在陽光下,或在紫外線燈下照射一個小時左右,過氧化氫就會漂白棕色的色料,但木質素卻完好無損,所以木頭變成了白色。在不透明的木質材料上刷上一層過氧化氫後,再在陽光下曝曬一小時,就會變成透明的。接下來,他們在木材中註入了一種專為海洋用途設計的堅韌透明的環氧樹脂,這種環氧樹脂填充了木材中的空間和孔隙,然後硬化。這樣一來,白色的木頭就變得透明了。
你可以拿同一塊紙巾,將其中一半浸在水中,然後放在有圖案的表面上,就能看到類似的效果。白色紙巾會隨著光線穿過水和纖維素纖維而變得半透明,而不會因為折射而散射。木材中的環氧樹脂做得更好,可以讓90%的可見光通過。其結果是一塊長長的看起來像玻璃的東西,卻具有木材的強度和靈活性。
作為窗戶材料,它的抗意外破損能力會更強。比玻璃更輕,隔熱性能更好,這一點很重要,因為窗戶是建築中熱量損失的主要來源。由於不涉及高溫,製造透明木料也可能需要更少的能源。透明木可以成為節能建築中玻璃的替代品,或者在惡劣的環境中成為太陽能板的覆蓋物。其用途可能非常豐富。
許多不同類型的木材,從巴沙木到橡木都可以做成透明的,而且不管是沿著紋理還是逆著紋理切割。如果把透明木頭做得更厚一點,它就會足夠堅固,成為建築物結構的一部分,所以我們可以期待未來可以看到整座透明的木牆。
雖然這項技術還沒有推廣到工業化水平,但研究人員表示,作為一種新型建築材料,它有著巨大的潛力。事實上,他們表示,理論上,一整棟房子都可以做成透明的,雖然目前還不清楚為什麼會有人想住在透明的房子裡。