Glasvinduer som disse kunne udskiftes med gennemsigtigt træ. Shutterstock / Visions-AD
Træ er et gammelt materiale, som mennesker har brugt i millioner af år til opførelse af boliger, skibe og som en kilde til brændstof til afbrænding. Det er også en vedvarende kilde og en måde at fange overskydende kuldioxid fra jordens atmosfære på. I dag produceres træets hovedkomponent - cellulose - årligt kl 20 gange stålets volumen.
En ting, du ikke ville bruge træ til, er at lave vinduer. I stedet stoler vi på glas og plast, som er gennemsigtige, og når de hærdes, kan de give strukturel støtte. Men bygninger mister meget varme gennem glas, og mens lys kan bringe noget varme gennem materialet, er det ikke en god isolator. Derfor har vi brug for dobbeltrude. Træ er derimod meget isolerende, men det er ikke gennemsigtigt. Som regel.
I de senere år har materialeforskere eksperimenteret med at gøre træ gennemsigtigt. At gøre træ gennemsigtig og bevare sine høje mekaniske egenskaber, ville give et godt alternativ til glas fra en bæredygtig og vedvarende kilde. Tidligere metoder at gøre dette var meget energiintensive og brugte skadelige kemikalier, men en ny undersøgelse har vist en måde at gøre træ gennemsigtigt uden at bruge enorme mængder energi i processen.
Se gennem træ
Woods manglende gennemsigtighed kommer fra kombinationen af dets to hovedkomponenter, cellulose og lignin. Ligninet absorberer lys, og tilstedeværelsen af kromoforer - lysaktiverede forbindelser - i materialet får træet til at se brunt ud. Fibrene i træet, som hovedsageligt består af cellulose, er hule rørlignende strukturer. Luften i disse hule rør spreder lys, hvilket yderligere reducerer materialets gennemsigtighed.
Tidligere arbejde med at gøre træ gennemsigtigt har involveret fjernelse af ligninet helt fra strukturen og erstatte den med et harpiksmateriale. Fjernelse af lignin kræver en masse miljøskadelige kemikalier, og det reducerer også betydeligt de mekaniske egenskaber af materialet. gør det svagere.
Den nye undersøgelse, der er foretaget af forskere ved University of Maryland, viser, hvordan man gør træ gennemsigtigt ved hjælp af et simpelt kemikalie - hydrogenperoxid - der ofte bruges til at blegge hår. Dette kemikalie modificerer kromoforer og ændrer deres struktur, så de ikke længere virker for at absorbere lys og farve træet.
Fjernelse af en komponent af træ, kaldet lignin, kan gøre det gennemsigtig. Shutterstock / Krasula
Kemikaliet kan børstes på træet og derefter aktiveres ved hjælp af lys til at producere et strålende hvidt materiale - blond træ, hvis du vil. Den kemiske reaktion af træ med hydrogenperoxid er velkendt. Det er grundlaget for blegning af træmasse, der bruges til papirfremstilling - en af grundene til, at papir er strålende hvidt.
Den anden grund til, at papir er hvidt, er at porer eller huller i dets struktur spreder lys, ligesom de hule cellulosefibre i træ. Fyldning af disse fibre med harpiks reducerer spredningen, så lys passerer gennem træet og gør det gennemsigtigt, samtidig med at de oprindelige mekaniske egenskaber bevares.
Få det nyeste via e-mail
Trævinduer
Dette er en meget spændende udvikling, der bruger velkendte kemiske reaktioner af hydrogenperoxid med lignin. Metoden kunne også anvendes på store stykker materiale, hvilket førte til produktion af gennemsigtige byggematerialer, der giver et reelt potentiale til at erstatte glas.
Fordi kemikaliet børstes på træet, kan der være mulighed for at dekorative effekter tilføjes materialet. Dette kan gøre paneler af materiale populære til indendørs applikationer, samtidig med at det giver ekstra isolering.
Yderligere arbejde skal udføres for at optimere reaktionen med træ og integrere den i en industriel automatiseret proces. Men en dag i fremtiden sidder du måske i et hjem eller arbejder i en bygning med trævinduer.
Om forfatteren
Steve Eichhorn, professor i materialevidenskab og teknik, University of Bristol
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Anbefalede bøger:
Yellowstone's Wildlife in Transition
Over tredive eksperter opdager bekymrende tegn på et system under belastning. De identificerer tre overordnede stressfaktorer: invasive arter, udvikling i den private sektor af ubeskyttede lande og et opvarmningsklima. Deres afsluttende anbefalinger vil forme diskussionen om det XNUMX. århundrede om, hvordan man skal tackle disse udfordringer, ikke kun i amerikanske parker men for bevaringsområder over hele verden. Meget læselig og fuldt illustreret.
For mere info eller for at bestille "Yellowstone's Wildlife in Transition" på Amazon.
Energy Glut: Climate Change and the Politics of Fatness
af Ian Roberts. Fortæller sagkyndigt historien om energi i samfundet og placerer 'fedt' ved siden af klimaforandringer som manifestationer af den samme grundlæggende planetariske utilpashed. Denne spændende bog hævder, at pulsen af energi fra fossile brændstoffer ikke kun startede processen med katastrofale klimaforandringer, men også drev den gennemsnitlige menneskelige vægtfordeling opad. Det tilbyder og vurderer læseren et sæt personlige og politiske afkulningsstrategier.
For mere info eller for at bestille "The Energy Glut" på Amazon.
Sidste stand: Ted Turner's Quest for at redde en urolig planet
af Todd Wilkinson og Ted Turner. Iværksætter og mediemogul Ted Turner kalder global opvarmning den mest alvorlige trussel, som menneskeheden står overfor, og siger, at fremtidens tycoons vil blive præget i udviklingen af grøn, alternativ vedvarende energi. Gennem Ted Turners øjne overvejer vi en anden måde at tænke på miljøet, vores forpligtelser til at hjælpe andre i nød og de alvorlige udfordringer, der truer civilisationens overlevelse.
For mere info eller for at bestille "Last Stand: Ted Turner's Quest ..." på Amazon.
