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華人科學(xué)家造出了透明木頭

2016-05-19 11:09:02    來(lái)源:中國(guó)環(huán)保家居網(wǎng)鏈   
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華人科學(xué)家造出了透明木頭

木漿能造紙,精巧的技藝甚至能讓紙張薄如蟬翼,但是,最近的一項(xiàng)研究找到了直接讓木頭變透明的方法,而且,領(lǐng)導(dǎo)該研究團(tuán)隊(duì)的,是美國(guó)馬里蘭大學(xué)的一名華人科學(xué)家。

54日出版的《先進(jìn)材料》期刊上發(fā)表的一篇題為《高各向異性,高透明度木質(zhì)復(fù)合材料(Highly Anisotropic, Highly Transparent Wood Composites)》的論文指出,通過(guò)一系列簡(jiǎn)單的方法就能夠把木頭中的色素分離出來(lái),經(jīng)過(guò)處理的木板,透光率竟然高達(dá)90%

“我們還在繼續(xù)優(yōu)化透明的制造工藝,離生活應(yīng)該不會(huì)太遠(yuǎn)。現(xiàn)在在想辦法把木頭做大。”該研究團(tuán)隊(duì)的帶頭人,來(lái)自美國(guó)馬里蘭大學(xué)能源研究中心的助理教授胡良兵。

把木頭變透明總共分幾步

這項(xiàng)研究的重要意義在于,處理后變得透明的木材本質(zhì)上仍然是木頭,但是絕緣度和硬度遠(yuǎn)超過(guò)玻璃,相比塑料又更容易降解,還具有一些常用透明材料不具備的獨(dú)特光學(xué)特性。

上述論文的核心,介紹了把木頭變成窗玻璃般透明的幾個(gè)步驟。

首先,研究人員把一段木頭放進(jìn)處于沸騰狀態(tài)的含有水、氫氧化鈉和其他化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)劑中浸泡兩個(gè)小時(shí),這個(gè)過(guò)程可以將木質(zhì)素從木頭的細(xì)胞壁中溶出。木質(zhì)素是非常復(fù)雜的天然聚合物,在木質(zhì)組織中起抗壓作用,通過(guò)形成交織網(wǎng)來(lái)硬化細(xì)胞壁。

而且,木質(zhì)素的另一個(gè)重要的化學(xué)性質(zhì)就是顯色反應(yīng),通過(guò)內(nèi)含的特殊基團(tuán)使木材產(chǎn)生顏色。換句話說(shuō),該物質(zhì)一旦脫離木材,木材立刻轉(zhuǎn)而變白。

隨后,研究人員把已褪成白色的木材浸入環(huán)氧樹脂中,這個(gè)步驟既強(qiáng)化了木材的硬度,又立刻令木材變得透明。其中的原理跟木材本身的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān),也與環(huán)氧樹脂的特性有關(guān)。因?yàn)椋幢泐伾嗜ィ静牡膬?nèi)部結(jié)構(gòu)仍保持不變,最主要的是,通過(guò)浸泡,木材里用于輸送養(yǎng)分的細(xì)小導(dǎo)管可以把環(huán)氧樹脂充分吸收進(jìn)去,便能使光線從其中通過(guò),利用環(huán)氧樹脂接近光學(xué)玻璃的折射率造成透明的效果。

比起玻璃,這種透明木材在受到一般程度的擠壓時(shí)不會(huì)碎裂。但是,這種新材料離實(shí)際運(yùn)用還有很長(zhǎng)一段路要走。目前,研究人員最多只能處理1厘米厚的小木塊。

期待該技術(shù)用于中國(guó)

從材料行業(yè)業(yè)內(nèi)人士處了解到,一個(gè)新材料從研發(fā)初期到最終投入商用,一般要經(jīng)過(guò)可行性調(diào)查、設(shè)計(jì)與研發(fā)、工藝驗(yàn)證、生產(chǎn)驗(yàn)證、產(chǎn)品投放這幾個(gè)階段。而且每個(gè)階段中都會(huì)有技術(shù)評(píng)審,以確認(rèn)技術(shù)路線是否可行。兩個(gè)階段中間還會(huì)有管理評(píng)審,決定是否要返回上一階段或進(jìn)入下一階段,或者直接取消項(xiàng)目。材料研發(fā)要求一次到位,符合所有性能指標(biāo),一個(gè)環(huán)節(jié)不行,將會(huì)全盤皆輸。

胡良兵表示,透明木頭這項(xiàng)技術(shù),“建筑、汽車、日用品都有可能(運(yùn)用)”。

此前,胡良兵在接受新華社采訪時(shí)表示:“透明木頭是一種新的材料,集美觀和實(shí)用于一體,因此其應(yīng)用前景比較看好。”而且,由于工藝沒有用到昂貴的試劑和儀器,這項(xiàng)研究的成本并不高,隨著技術(shù)的成熟,未來(lái)還會(huì)進(jìn)一步降低。

論文第一作者,來(lái)自中國(guó)南京大學(xué)的訪問(wèn)學(xué)者祝名偉舉例稱,透明木頭可以做桌子和書架等家具,也可以開發(fā)成透光、結(jié)實(shí)又防水的建筑材料,還可以成為藝術(shù)家的創(chuàng)作原料。

對(duì)于是否考慮將這項(xiàng)技術(shù)與中國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)或者中國(guó)企業(yè)合作研究和開發(fā),最終在中國(guó)實(shí)踐這項(xiàng)技術(shù),胡良兵向《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者表示:“這是肯定的,我們期待和中國(guó)的合作。”

胡良兵教授目前帶領(lǐng)著一個(gè)名為“The Bing”的科研團(tuán)隊(duì),專注于以納米材料為基礎(chǔ)的能源器件和柔性電子器件的技術(shù)和基礎(chǔ)科學(xué)。目前的項(xiàng)目包括高性能、低成本的可擴(kuò)展能源器件(包括柔性和可穿戴存儲(chǔ)設(shè)備),納米功能紙等。據(jù)媒體報(bào)道,2011年,胡良兵曾參與透明電池項(xiàng)目,成功開發(fā)出外形如“透明紗窗”的透明鋰離子電池。

    編輯:201602

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