“透明木材”面世

摘要

来自瑞典的研究人员以木材为原材料,开发出一种新型的透明建筑材料。这种新型材料具有良好的机械性能,在未来可能会给建筑商和家庭提供新的选择

即便在各种合成材料极大发展的今天,木材作为一种来自可再生资源的天然材料,仍然有着非常重要的地位,因此研究人员也一直在尝试改进木材的性能。最近,研究人员以木材为原材料,开发出一种新型的透明建筑材料。

(图片来源:http://www.wisegeek.com/what-is-a-wood-lathe.htm)

(图片来源:http://www.wisegeek.com/what-is-a-wood-lathe.htm)

木材之所以不透明,一个原因是其中存在大量的天然高分子化合物——木质素,它对可见光有明显的吸收。因此,来自瑞典的研究人员首先利用化学方法将木材中的木质素分离出去,这使得木材的颜色明显变浅,但仍然不透明。这是由于木材中存在大量空气与纤维素的界面,由于二者的折射率存在明显差别(空气的折射率约为1,纤维素为1.53左右),光在这些界面上会发生强烈的散射,因此大部分入射光无法顺利穿过木材。为了进一步提高木材的透光性能,研究人员将聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称的有机玻璃)这种合成高分子材料的预聚物渗透进木材细胞的间歇,再加热使聚合反应完全。聚甲基丙烯酸甲酯的折射率约为1.49,它取代空气后,与纤维素之间折射率的差别大大减小,因此散射明显被削弱,透射增强,这种方法被称为折射率匹配。利用这种方法,研究人员成功开发出 “透明木材” ,严格来说,它是基于木材和聚甲基丙烯酸甲酯的复合材料。

来自瑞典的研究人员开发出的基于木材的复合材料具有良好的透光性能。图片引自原论文。

来自瑞典的研究人员开发出的基于木材的复合材料具有良好的透光性能。图片引自原论文。

实验表明,这种“透明木材”厚度在2毫米左右时透光率仍然可以达到60%左右。虽然此前有研究人员曾经通过对木材纤维的处理开发出透明的纸张,但众所周知,一种材料越厚,对光的吸收就越强,因此提高木材的透光程度显然更具有挑战性。测试表明,这种新型材料具有良好的机械性能,在未来可能会给建筑商和家庭提供新的选择,例如可以用这种材料作为墙体,让更多的光线透进室内,减少对照明灯具的依赖。

报道:Transparent wood could one day help brighten homes and buildings

论文:Optically Transparent Wood from a Nanoporous Cellulosic Template: Combining Functional and Structural Performance

编译:魏昕宇

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