像玻璃一样透光?来看透明木头是怎样的“黑科技”!

导读:
处理后变得透明的木材结构上仍然是木头,但是强度远超过木头,相比玻璃、塑料又更容易降解,还具有一些常用透明材料不具备的独特光学特性。

说起木头,再常见不过了。木浆能造纸,中国古代发明的造纸术是中国对世界文明的巨大贡献,这项精巧的技艺发展到今天,甚至能让纸张薄如蝉翼。木头在生活中的用途更丰富,但你能想象有一天它甚至能取代玻璃吗?

这就是今天小编所说的“透明木头”,读者可能感觉奇怪?实际上,透明木头是当前一种新型的建筑型木材,几年前还只是一种假想,提出者是来自马里兰大学的材料科学家胡良斌。

透明木头简介

说到透明木头,大家可能首先想到的是这种。

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实则不然,透明木头不是利用高透明水晶胶将木材将木材灌缝融合而成,而是它本身就是木头。

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透明木头是一种新的材料,集美观和实用于一体,因此其应用前景比较看好。

美国马里兰大学的华人科学家胡良兵带领的研究团队研制出的这种透明木头,被认为将来能应用在家具、建筑材料等多个领域。

这项研究的重要意义在于,处理后变得透明的木材结构上仍然是木头,但是强度远超过木头,相比玻璃、塑料又更容易降解,还具有一些常用透明材料不具备的独特光学特性。

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透明木头特性

高透光率

研究通过一系列简单的方法就能够把木头中的色素分离出来,经过处理的木板,总透光率竟然高达90%。

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当通过这种方式处理木头后,木头细小的内部纹理结构将像他们曾经作为一株植物时为自己输送养分那样,也以同样的方式让光线通过。 该研究小组指出,这种木头同时具有高透明性和光雾度。

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硬度高

在研制透明木头过程中,研究人员首先将木头放到沸水中煮大约2个小时,随后利用氢氧化钠和其它化学物质去除木头中的木质素,并在木块上倒上环氧树脂,这样可以将木块硬度提高四到五倍。

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强度高

强度如何呢?这种透明木头强度比原来木头强度增加6倍左右,由于他的清晰度和强度的改善使得其可以替代某些塑料做为环保塑料。此外透明木头还无毒、无污染、耐酸碱和强氧化剂腐蚀。

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▲胡良斌教授实验

小贴士

研究人员打造了一个长方形的微型样板房,尺寸为13.5×7.5×25厘米。样板房的天花板由透明木头打造。 研究人员发现,透明木头的内部纹理结构能允许可见光波长通过,同时阻止大多数携带大量热量的波长,因此其能使室内温度更低。

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透明木头的制作

如何制得“透明木头”? 其实并不难,只要我们用化学方法把普通的轻木经过处理,去掉木质纤维,再使用环氧树脂进行拉伸,这是制作的关键,经过处理可获得一种透明的、可生物降解的新材料就出现了。

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制作透明木头需要分两步:

第一步,研究人员用化学方法去除木头纹理中的有颜色的木素成分,并不会破坏木头本身的纹理;

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第二步,在木头纹理中填充环氧树脂。环氧树脂的折射率接近光学玻璃,这样,木头就可以像玻璃一样实现了在光学上的透明。

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▲环氧树脂之一

透明木头可以用来做书桌、书架和餐桌等;也可以作为建筑材料,建造透光、结实又防水的房子;同时,由于其美观性,甚至可能走上艺术家的创作台,成为创作原料。

由于制备工艺没有用到昂贵的试剂和仪器,所以这项研究的成本并不高,而且将来会随着工艺的成熟进一步降低。但是,他们目前还只能提供小尺寸的透明木头,大型应用尚需工艺的进一步改进和优化。

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结语

由于这种透明木头的高透光率,中国一些研究所和相关企业正在尝试使用其制造可再生太阳能电池,将来可以装载在汽车、电瓶自行车、手推车、太空飞船、高铁、险恶环境下机器人代替作业,潜水艇电源续电等,其巨大用途设计的领域很广。

研究者们也致力于透明木头的进一步开发, 希望能够把透明木头技术推进到千家万户。