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科学家从中提取聚合物,研发出透明木材

信息来源:poobuy.com   时间: 2021-05-10  浏览次数:235

  透明木材的概念,早在2016年就被提出了,但那个时候只是一个构想,并没有被研制出来。一般来说,木材都是偏褐色且不透明的,当时的科学家们就设想,如果能让木材变得透明,就能获得一种性能比玻璃、塑料好,而且可再生的新型环保建筑材料了。

  科学家们一直都没有放弃这个构想,他们认为把木材变透明,需要经过两个步骤,第一是去除木材内部的木质素,保留其原本的组织结构。第二步是在这些木材上加入环氧基树脂,让其强度增加数倍,可以当作餐桌、窗户等的原材料。

  如今,科学家们在透明木材这一概念上已经得到很大的突破,而让构想成为现实的关键,竟是通常会被我们丢弃的橘子皮。

  柑橘衍生物使透明木材100%可再生

  自透明木材的概念在2016年首次被引入以来,瑞典皇家理工学院的研究人员首次研发出了这种材料。他们今后会将这种材料应用在建筑和家具上,它有很多的优点,能让自然光透过,还能很好地储存热能。

  将普通木材制成透明复合材料的关键是去除木质素,木质素是木材中主要的吸光成分。但是,由于缺乏木质素而留下的空洞需要填充一些东西,以恢复木材的强度,并允许光线渗透。

  在早期版本的透明复合材料中,瑞典皇家理工学院沃伦堡木材科学中心的研究人员使用了化石基聚合物,但这种聚合物不太理想。现在,研究人员已经成功地测试了一种环保的替代品:柠檬烯丙烯酸酯,一种由柠檬烯制成的单体。最近他们在《Advanced Science》上发表了他们的研究成果。

  “新的柠檬烯丙烯酸酯是由可再生的柑橘制成的,例如可以从橙汁行业回收的果皮废料中提取,”研究论文的主要作者塞琳·蒙塔纳里(Céline Montanari)说。从橙汁生产废料中提取的一种物质被用来制造聚合物,这种聚合物可以恢复木质素的强度,并允许光线通过。

  研究人员报告说,这种新型复合材料在厚度为1.2毫米时的透光率为90%,雾度极低,为30%。与过去五年中开发的其他透明木材复合材料不同,瑞典皇家理工学院开发的材料用于结构用途。它显示了良好的重型机械性能:强度为174MPa,弹性为17 GPa。

  然而,一直以来,可持续性一直是该研究小组的首要任务,瑞典皇家理工学院的纤维和聚合物技术系主任拉尔斯·伯格伦教授(Lars Berglund)说。“替代化石基聚合物一直是我们在制造可持续透明木材方面面临的挑战之一。”

  有了这种新型环保的聚合物,环境因素和所谓的绿色化学能够渗透到整个工作中。这种材料不含溶剂,所有的化学物质都来自生物原料。新的进展可能会带来一系列尚未开发的应用,比如在木材纳米技术方面,可能包括智能窗户、储热木材、具有内置照明功能的木材,甚至是木质激光器等等。

  “我们已经研究了光线的去向,以及当光线照射到材料内部的纤维素时会发生什么,”伯格伦教授说,一些光线直接穿过木头,并没有被吸收,证明材料是透明的。而部分光线也在不同角度被折射和散射,在照明应用中产生令人愉快的效果。

  面对全球变暖、气候变化、环境污染等困境,人类总能找到出路,办法总比困难多,我们期待科学家们能研发出更多更好的可再生材料,让未来更美好,让人类与自然的关系更和谐。

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