中國科學家製造阻燃、抑煙和超疏水透明竹材
玻璃可能很快就會面臨一個不太可能的對手–竹子的競爭。中國的科學家已經把普通的竹子變成了一種透明材料,這種材料還具有防火、防水和抑製煙霧的功能。由沙子製成的矽玻璃仍然是需要透明而堅固的建築材料,例如窗戶。但它並不特別具有可持續性,而且可能又重又脆,實際上,透明木材幾年前就已經開始搶佔玻璃的地盤。
科學家用化學方法去除木纖維中的木質素,然後用有機玻璃或環氧樹脂處理剩餘材料。最終得到的材料是透明的、可再生的、與玻璃一樣結實或比玻璃更結實,同時重量更輕、隔熱性更好。
不過,使用木材還是有一些問題。木材比玻璃更易燃,需求量大,需要很長時間才能補充庫存。因此,在這項新研究中,中國中南林業科技大學(CSUFT)的研究人員轉而使用竹子。
竹子通常被稱為’第二森林’,它的生長和再生速度極快,可以在四到七年的生長期內成熟並用作建築材料,”該研究的通訊作者萬才超說。”竹子的畝產量是木材的四倍,其卓越的效率是公認的”。
竹子的內部結構和化學成分與木材非常相似,因此研究小組採用了相同的方法將其變成透明的。去除木質素後,竹子被注入一種無機液體矽酸鈉,改變纖維對光線的折射,使其變得透明。然後,再進行處理,使材料具有疏水性或拒水性。
最後的材料形成三層結構–頂部是矽烷,中間是二氧化矽,底部是矽酸鈉,這種竹材是透明的,透光率高達71.6%,具有阻燃、防水、阻擋煙霧和一氧化碳的功能。在力學方面,它的彎曲模量為7.6 GPa,拉伸模量為6.7 GPa。它不僅可以用作建築材料,而且在用作過氧化物太陽能電池的基板時,它就像一個光管理層。這使電池的功率轉換效率提高了15.29%。
在未來的研究中,研究人員將重點放在這種透明竹子的大規模製造和多功能化。
這項研究發表在《研究》雜誌。