Дерево — материал, который люди уже тысячи лет используют для строительства домов, кораблей, изготовления мебели, бумаги и множества других необходимых вещей, а также в качестве источника топлива. Причем, это возобновляемый источник сырья, который, в процессе воспроизводства, способен улавливать избыток СО2 из атмосферы Земли.
Но есть одна вещь, для которой невозможно использовать дерево — это изготовление прозрачных окон. Здесь мы привычно полагаемся на стекло и пластик. Правда, здания теряют много тепла через стекло, оно — плохой изолятор. В качестве частичного решения вопроса применяют стеклопакеты. Изоляционные свойства дерева подошли бы идеально, но дерево, увы, непрозрачно. Обычно.
В последние годы материаловеды экспериментируют с тем, чтобы сделать дерево прозрачным. Первые попытки были не очень технологичны, но вот, кажется найден приемлемый способ.
Видя сквозь дерево
Непрозрачность древесины порождена комбинацией двух ее основных компонентов, целлюлозы и лигнина. Лигнин поглощает свет, а присутствие в древесине хромофоров — светоактивных соединений — придает ей коричневый цвет. Волокна в древесине, которые в основном состоят из целлюлозы, представляют собой полые трубчатые структуры. Воздух в этих трубках рассеивает свет, что еще больше снижает прозрачность.
Предыдущие работы по обеспечению прозрачности древесины предполагали удаление лигнина из ее структуры и замену его полимерным материалом. Такая операция требует большого количества экологически вредных химикатов, а также снижает механические свойства дерева.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета Мэриленда, демонстрирует, как сделать дерево прозрачным с помощью простого химического вещества — перекиси водорода. Перекись модифицирует хромофоры, изменяя их структуру, после чего они больше не поглощают свет, и не окрашивают древесину.
Химикат можно нанести кистью на дерево, а затем активировать светом, чтобы получить блестящий белый материал — светлое дерево, если хотите. Химическая реакция древесины с перекисью водорода хорошо известна. Это основа для отбеливания древесной массы, используемой для изготовления бумаги — одна из причин, по которой бумага имеет блестящий белый цвет.
Другая причина, по которой бумага белая, заключается в том, что поры в ее структуре рассеивают свет, как и полые волокна целлюлозы в древесине. Заполнение этих волокон смолой уменьшает рассеяние, позволяя свету проходить через древесину, но сохраняя ее первоначальные механические свойства.
Фото: Getty Images
Деревянные окна
Разработка, в которой используются хорошо известные химические реакции перекиси водорода с лигнином, очень перспективна. Метод приложим и к большим кускам материала, что создаст реальную замену стекла.
Поскольку химикат наносится на дерево щеткой, есть возможность добавить в его структуру и декоративные эффекты. Это может сделать панели из такого материала популярными для внутреннего применения, а также улучшить их изоляционные свойства.
Конечно, чтобы оптимизировать процесс и довести его до промышленного применения все еще необходимо проделать дополнительную работу. Но в недалеком будущем вы, вероятно, сможете сидеть дома или работать в здании с деревянными окнами.
В австралийском Сиднее построят высочайший в мире небоскреб из древесины.
По материалам The Conversation
Читайте также:
Почему дятел не застревает клювом в дереве
В США предлагают выращивать древесину в пробирке
