科技 2023-12-13 06:52

世界各地的科学家们正在以以往的研究为基础开发透明木材。木材纳米技术专家傅启朗声称,这种木材可以“像玻璃一样坚固”,同时让光线穿透。因此,它可能是一种新的住宅和建筑美学设计。更重要的是,透明木材可以成为结构支撑,提供柔和的环境光。

许多科学家投入大量的时间和精力来开发新材料。然而,有些人发现了现有材料的其他用途,比如千年的木材。透明木材是最有趣的例子之一,因为它可以成为一种新的建筑材料。此外,我们可能会把它变成彩色玻璃窗的替代品。

本文将讨论科学家如何开发透明木材作为建筑材料。稍后,我将分享木材的另一种新用途。

如何制作透明木材?

1992年,德国植物学家齐格弗里德·芬克发表了一篇论文,解释了如何通过漂白植物细胞色素来制造透明木材。后来,一位名叫Lars Berglund的瑞典材料科学家和世界各地的其他专家偶然发现了它。

Ars Technica解释说,木材由几个微小的垂直通道组成,就像用胶水粘合在一起的一束紧密的稻草。这些管状细胞运输树木的营养和水分。

采伐一棵树会使它的水分蒸发,留下空气袋。此外,这种胶水是木质素,它将细胞粘合在一起,使树干呈现棕色。

科学家们修改或去除木质素,留下了空心细胞的骨骼白色骨架。然而,这种结构是不透明的,所以专家们用环氧树脂使其透明。

这种材料很薄,但材料科学家胡良兵发现,透明木材的性能优于玻璃和塑料。他说,它的硬度是透明塑料的3倍,是玻璃的10倍。

“结果令人惊讶,一块木头可以像玻璃一样坚固,”胡说。因此,它可能会成为显示屏和窗户玻璃的更坚固的替代品。

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生化工程师Prodyut Dhar说,透明木材也可以成为一种建筑特色。透明木材是比玻璃更好的绝缘体,因此它可以帮助建筑物阻挡或保持热量。

胡和他的同事们还通过在材料中添加聚乙烯醇或PVA来探索这种可能性。因此,它的隔热效果是玻璃的五倍。

Ars Technica表示,其他木材研究可以进一步改善这种透明的替代品。瑞典RISE研究所的材料科学家csameline Montanari和她的团队可以将其转化为相变材料。在透明木材上使用她的方法可以使它在温暖时储存热量,在寒冷时释放热量。

最近木材的其他应用是什么?

透明木材已经很神奇了,但你有没有想过把木材用于太空卫星?京都大学研究员村田浩二认为这是可能的。

“当你在地球上使用木材时,你会遇到燃烧、腐烂和变形的问题,”他告诉CNN。“在太空中,你不会有这些问题。太空中没有氧气,所以不会燃烧。没有生物住在里面,所以它们不会腐烂,”他补充道。

此外,村田表示木材的单位重量强度与铝相同。这意味着它是一种可行的太空建筑材料。此外,他和他的团队在国际空间站对木材进行了测试,发现它在外太空具有很强的弹性。

他测试了三种木材:桦树、日本樱桃和白玉兰。第一种常见于东亚,其他的原产于日本。

柏木和雪松是更常见的建筑木材类型。然而,村田说,他的团队“选择了能够承受尽可能多的细节工作的材料,因为卫星的尺寸很小。”

他们最后的选择是木兰木,因为它有小而均匀的细胞。这些特性使工程师很容易使用这种材料。

它也不太可能分裂或断裂。此外,日经亚洲报道说,电磁波很容易穿透木材。因此,木制卫星可以容纳传统的轨道天线。

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日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和美国国家航空航天局(NASA)将于明年发射木制的LingoSat原型。尽管有村田的研究,JAXA工程师藤田达夫人说,我们对将木结构送入太空知之甚少。

LingoSat通过了初步安全评估,没有出现严重问题。藤田宣布:“JAXA还希望使用更轻、更坚固的结构材料,这些材料不太可能产生碎片,并正在进行研究以实现这一目标。”

信不信由你,我们的太空计划已经在近地轨道上留下了很多垃圾。这些垃圾可能会碰撞并摧毁卫星和未来的太空发射。

结论

研究人员正在开发使木材透明的方法,这样它就可以成为塑料和玻璃的可行替代品。此外,他们认为它可以支持未来的建筑。

材料科学家c 莱恩·蒙塔纳里说,她和她的同事正在研究如何用环保的方法制造透明木材。蒙塔纳里说:“当你试图实现可持续性时,你不仅仅想要匹配化石基材料的性能。”

从De Gruyter出版网站了解更多关于透明木材的研究。此外,请在Inquirer Tech上查看更多数字技巧和趋势。