company_banner

Окна будущего: прозрачная древесина вместо стекла

Автор оригинала: Steve Eichhorn
  • Перевод

Древесина + человечество = one love

История отношений человечества и древесины насчитывает миллионы лет. 

Из дерева строят дома и корабли, его используют как источник топлива. Древесина, в отличие от нефти и газа, ресурс не только полезный, но и возобновляемый. Кроме того, деревья удаляют избыток углекислого газа из атмосферы. 

Целлюлоза — главный компонент древесины. Ежегодно в мире её производится в 20 раз больше, чем стали. 

В 21-м веке мы почти не используем дерево для изготовления окон, предпочитая стекло и пластик, которые хорошо держат форму. Но стекло — плохой теплоизолятор. Именно поэтому нам нужны стеклопакеты, так мы уменьшаем потери тепла внутри помещения. Дерево обладает хорошими изоляционными свойствами, но оно непрозрачно. По крайней мере, сейчас. 

В последние годы материаловеды экспериментируют над тем, чтобы получить прозрачное дерево. Прозрачная древесина, сохраняющая свои высокие механические свойства, могла бы стать хорошей альтернативой стеклу.

Как сделать дерево прозрачным

Непрозрачной древесину делают два её основных компонента: целлюлоза и лигнин. 

Лигнин поглощает свет, а присутствие в материале хромофоров — свето-активированных соединений — придает древесине коричневый цвет. Волокна древесины, которые в основном состоят из целлюлозы, представляют собой полые трубчатые структуры. Воздух в этих полых трубках рассеивает свет, что еще больше снижает прозрачность материала.

Ранее, чтобы сделать древесину прозрачной, ученые полностью удаляли лигнин из структуры и заменяли его полимерным материалом. Это требовало большого количества экологически вредных химикатов, а также значительно снижало механические свойства материала, делало его слабее.

Новое исследование ученых из Университета Мэриленда, продемонстрировало, как сделать дерево прозрачным с помощью простого химического вещества — перекиси водорода, которую обычно используют для обесцвечивания волос. Это химическое вещество модифицирует хромофоры и изменяет их структуру. Они перестают поглощать свет и больше не окрашивают древесину.

Химикат можно нанести щеткой на древесину, а затем активировать светом, чтобы получить белоснежный материал — светлое дерево. Химическая реакция древесины с перекисью водорода хорошо известна. Её используют для отбеливания древесной массы при изготовлении бумаги, именно поэтому бумага имеет ярко-белый цвет.  

Другая причина белизны бумаги заключается в том, что поры (отверстия) в ее структуре рассеивают свет, как и полые волокна целлюлозы в древесине. Если заполнить целлюлозные волокна смолой, это позволит свету беспрепятственно проходить через древесину и сделает ее прозрачной. При этом первоначальные механические свойства древесины сохранятся.

Если удалить из древесины лигнин, она может стать прозрачной
Если удалить из древесины лигнин, она может стать прозрачной

Деревянные окна будущего будут красивыми

Эта разработка интересна тем, что использует хорошо известные химические реакции перекиси водорода с лигнином. Кроме того, метод применим к большим кускам сырья, что позволит производить прозрачные строительные материалы, обладающие реальным потенциалом для замены стекла.

Химикат наносится на древесину щеткой, что дает простор для различных декоративных эффектов на материале.  Это может сделать панели из прозрачной древесины популярным материалом не только для дополнительной теплоизоляции, но и для для внутренней отделки помещений. 

Ученым необходимо проделать дополнительную работу, чтобы оптимизировать реакцию с древесиной и включить ее в промышленно автоматизированный процесс. Но вполне вероятно, что в скором будущем мы сможем сидеть дома или работать в здании с полностью деревянными окнами.

ITSOFT
Поддержка сайтов на базе собственного дата-центра

Комментарии 39

    0
    если дело в теплоизоляции то делайте глухие стены и экраны транслирующие картинку снаружи
      +3
      У экранов проблемы с перспективой. Т.е. ветку или птичку за «стеной» будет хорошо видно только с одного ракурса.
        +1

        Если человек в комнате один, то можно использовать вот такую штуку, как на видео. Но вот если больше одного, так уже не прокатит
        https://youtu.be/V2hxaijuZ6w

      0

      Деревья ночью поглощают кислород. Да — я зануда :)

        +2
        Мертвые — вряд ли) Если не гниют, конечно
          +1
          Именно, после «смерти» деревья деревья поглощают весь выделенный ранее кислород на разложение. Как парадоксально это бы звучало.
            0
            Кроме съеденной животными части.
              0
              Которые тоже умирают и начинают выделять углекислый газ и поглощать кислород.
                0
                В целом, я с Вами согласен, но:
                Вики:
                Кислородная катастрофа
                  +1
                  Ну да, только когда началась консервация органического углерода в недоступных для окисления формах или местах, в атмосфере появился свободный кислород.
                  Поэтому лучшим методом борьбы с повышением CO2 в атмосфере является использование дерева в строительстве, производстве мебели и прочих долговременных вещей.
        +4
        Тащемта по рецепту получится белое непрозрачное нечто плохо проводящее тепло. Такие окна можно делать уже сейчас, вставляя в рамы листы полиэтилена/полупропилена. Желающих как-то немного видно, ну кроме там окна туалета на первом этаже школы, чтобы извращенцы не подглядывали.
          0
          Зачем полиэтилена/полупропилен?!
          Целофан!
          image
          Делается как раз из древисины (целлюлозы)
            0

            А бывает целлофан листами миллиметра по 3-5 толщиной? Если бывает то сгодится, а если будет сильно тонкий его ветром хлопать будет и быстро изорвет. Я из целлофана только пакеты видел.

          +5
          То есть, мы знаем, что дерево можно осветлить перекисью водорода, мы предполагалем, что если залить это дело смолой, то дерево станет прозрачным, но готового образца пока нет? И, кстати, смола, заполнив поры, случайно не увеличит теплопроводность до уровня стекла/оргстекла?
            +1
            Делали многие и неоднократно. Результат — так себе. На ютубе полно видео с попытками создать что-то приемлемое в маленьких масштабах :) из популярных можно у NileRed глянуть.
            +3
            Теперь занозы смогут стать прозрачными
              +2
              Они и были таковыми. Одна из них в моём левом глазу :( и никто не может ничего сделать. Узелком уж затянулась.
              0
              Производители окон прежде всего борются с потерями света и искажениями. Стекло 4м1 пропускает 89% света. Хотя если они будут несущие конструкции из этой древесины делать надёжными — будет неплохо.
                +13
                Картинки из статьи:
                image
                image
                image
                  +1
                  То-есть это будет стекло полностью пропитанное эпоксидкой, или какой-то другой смолой?
                  И насколько стекла из смолы будут безопасны?
                  А если загорится, они же мало того-что из дерева, так еще и из смолы, ничем огнеупорным их ведь уже не будут пропитывать?
                  А самовозгораться при нагреве солнцем они не будут?
                  Не сгниют при повышенной влажности?
                  И как насчет плесени, от плесени их ведь тоже не будут обрабатывать?
                    0
                    Технология такая: берут древесину, пропитывают перекисью водорода, облучают ультрафиолетом и густо заливают эпоксидной смолой. От дерева там остается только целлюлозный каркас для смолы.
                      0
                      Интересно, как при этом сохранятся теплоизоляционные свойства. Дерево теплоизолирует порами с воздухом.
                        0
                        Теплоизоляционные свойства не сильно будут отличаться от эпоксидки. Просто «эпоксидка» для некоторых людей звучит химически, непонятно и наверняка неэкологично, а «дерево» звучит душеспасительно. На это весь расчёт.
                  +3

                  Наконец-то выражение "не замечать бревно в глазу" будет научно обосновано!

                    0
                    Но теперь брёвна будут ещё больше и ещё незаметнее
                    +1
                    А разве банальный поликарбонат в этом плане не лучше? Или если «из дерева» — значит априори экологично?
                      +7
                      Фильм ужасов- «Буратино невидимка»
                        +1
                        История отношений человечества и древесины насчитывает миллионы лет.
                        Позвольте докопаться. Сколько же миллионов лет, по вашей версии Истории, длятся отношения человечества и древесины?
                          +1
                          Да наши предки с этой древесины практически не слезали. И как слезли, так сразу за палку взялись.
                            0
                            Антропологи человеком считают не тех, кто по деревьям прыгал. Вот у приматов — да, можно миллионами исчислять взаимоотношения.
                              0
                              Антропологи человеком считают всех представителей рода Homo, которые появились-таки миллионы лет назад. Про сапиенсов никто не говорил.
                          0

                          Если холодно, то можно сжечь такое запасное окно.

                            0

                            “Your Scientists Were So Preoccupied With Whether Or Not They Could, They Didn’t Stop To Think If They Should.”

                              +2
                              Не вполне понял практическую пользу дерева в качестве окон.
                              Стекло гладкое, его просто мыть, пыль не забивается в поры, оно не впитывает влагу в противовес дереву, которое, как я понял, не должно быть обработано каким-то лаковым составом.
                                0
                                В 21-м веке мы почти не используем дерево для изготовления окон, предпочитая стекло и пластик, которые хорошо держат форму.

                                не обязательно. В 21 веке стали снова популярными деревянные окна. У меня сейчас и на предыдущей квартире именно такие. Они выглядят как пластиковые, но реально это дерево со стеклопакетом, ну и конечно есть несколько пластиковых и металлических деталей.
                                  0
                                  И сбудется мечта диктаторов, и заживем мы в прозрачных домах! (сарказм)
                                    –1
                                    Имею подозрения, близкие к 100%, что данная статья (пересказ своими словами): хороший пример того, что не только у нас ростехисто роснаносто, но и, вообщем то, — везде фуфлотолкание всяческих «неимеющийаналогов» — процветает. Ну, активно и массированно пытается процветать.
                                      +4
                                      Теплопроводность древесины низкая из-за пористости. Убрав лигнин, мы сделаем древесину белой, но не прозрачной, так как поры рассеивают свет. Заполнив поры полимером, мы получим прозрачный материал, но низкой теплопроводности у него не будет. К тому же это будет не древесина, а скорее эпоксидка с добавками. И какой смысл?
                                        +1
                                        Бла-бла-бла и снова получилось стекло. ну да.

                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                        Самое читаемое