Dodano: 11 kwiecień 2019r.

Przezroczyste drewno zastąpi szkło w naszych oknach?

Szwedzcy naukowcy opracowali technologię wytwarzania przezroczystego drewna, które w przyszłości może zastąpić szkło w naszych oknach. Materiał ma doskonałe właściwości mechaniczne i termiczne i może posłużyć jako alternatywa dla obecnie stosowanych materiałów budowlanych.

 

W epoce szkła i konstrukcji stalowych drewno może wydawać się staroświeckie. Niekoniecznie. Naukowcy z Królewskiego Instytutu Technologicznego w Szwecji na bazie drewna stworzyli materiał, który jest nie tylko wytrzymały, ale także przezroczysty i zdolny do przechowywania i uwalniania ciepła.

Naukowcy twierdzą, że materiał może być z powodzeniem wykorzystany do budowy energooszczędnych domów. Pracują też nad biodegradowalną wersją materiału, aby zwiększyć jego ekologiczne zalety jako alternatywę dla plastiku, szkła, a nawet cementu.

 

- Przygotowaliśmy wielofunkcyjny materiał. Dobrze przepuszcza światło, a także magazynuje ciepło. Połączyliśmy te dwie funkcje w jednym materiale - powiedziała Céline Montanari z Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie. Materiał został zaprezentowany na spotkaniu American Chemical Society w Orlando.

Naukowcy do stworzenia przezroczystego drewna oparli się na swoich wcześniejszych pracach opublikowanych trzy lata temu na łamach pisma „Biomacromolecules”. W procesie produkcji skorzystali z drewna ogorzałki wełnistej, gatunku drzewa popularnie określanym jako balsa. Usunęli z niego ligninę – jeden z podstawowych składników drewna, który nadaj mu wytrzymałość, ale też pochłania światło. W miejsce ligniny wprowadzili akryl. Wypełnił nim zarówno małe pory pozostawione przez usunięcie ligniny, jak i puste naczynia, które odpowiadały za transport wody w drzewie. To nie tylko pomogło utrzymać strukturę drewna, ale także przywróciło jego wytrzymałość po usunięciu ligniny i poprawiło jego właściwości optyczne. Rezultatem był matowy materiał na bazie drewna.

W najnowszej pracy akryl został zmieszany z inną substancją zwaną glikolem polietylenowym (PEG), który doskonale wnika w głąb drewna. Badaczom zależało też na innej właściwości PEG: po podgrzaniu (około 30 st. Celsjusza) topi się i absorbuje energię, ale gdy temperatura spada twardnieje, uwalniając wcześniej zaabsorbowaną energię.

Tak przygotowany materiał drewnopochodny po podgrzaniu przechodzi z półprzezroczystego w przezroczysty i może być wykorzystany do uczynienia budynków bardziej energooszczędnymi. Wychwytuje energię promieni słonecznych w ciągu dnia i uwalnia ją po zachodzie Słońca do wnętrza.

Montanari przyznała, że obecnie w budownictwie używa się dużych ilości szkła, ale ma to wadę, bo szkło jest złym izolatorem, więc występują duże straty ciepła. – Nasze drewno jest naprawdę niesamowite. Jest około 10 razy lepszym izolatorem niż szkło. 100 g tego przezroczystego materiału może pochłonąć do 8 000 J ciepła – powiedziała.

Ale są różne rodzaje glikolu polietylenowego, które topią się w różnych temperaturach. Można to wykorzystać, aby zespół mógł dostosować właściwości przezroczystego drewna do jego zastosowania.

Materiały zawierające substancje, które mogą przechowywać i uwalniać ciepło, nie są nowym pomysłem w branży budowlanej. To dość nowatorska forma izolacji w celu zmniejszenia zużycia energii. Autorzy nowego materiału twierdzą jednak, że ich podejście jest inne, ponieważ wykorzystuje naturalny materiał, który zmniejsza zapotrzebowanie na materiały oparte na ropie naftowej, co wiąże się z emisjami CO2 do atmosfery.  

Zmodyfikowane drewno nie jest idealnie przejrzyste, gdy PEG jest w stanie stałym. Materiał ma białą mgiełkę podobną do matowego szkła. Nabiera transparentności, gdy PEG się topi. Ale Montanari jest przekonana, że te wyzwania można przezwyciężyć, ulepszając chemię stosowaną w procesie produkcji lub używając różnych gatunków drewna.

 

Źródło: New Scientist, fot. American Chemical Society