Миллионы лет люди использовали древесину для строительства домов, кораблей и топлива. Это также возобновляемый источник энергии и один из способов улавливать избыток углекислого газа из атмосферы Земли. Сегодня основной компонент древесины — целлюлоза — производится ежегодно в 20 раз больше, чем сталь.
До сих пор люди полагались на стекло и пластик, которые прозрачны и, будучи усиленными, могут обеспечить структурную поддержку. Но здания теряют много тепла через стекло. Именно поэтому есть стеклопакеты. С другой стороны, древесина обладает хорошими изоляционными свойствами, но не прозрачна.
В последние годы ученые экспериментировали с тем, чтобы сделать дерево прозрачным, сообщает kratko-news.com.
Обеспечение прозрачности и сохранение других механических свойств могло бы стать хорошей альтернативой стеклу из экологически устойчивого и возобновляемого источника. Предыдущие методы требовали много энергии и использовали вредные химические вещества, но новое исследование показало, что есть способ сделать дерево прозрачным без использования огромного количества энергии в процессе.
Отсутствие прозрачности происходит из-за комбинации двух основных компонентов: целлюлозы и лигнина. Лигнин поглощает свет, а присутствие хромофоров — светоактивированных соединений — делает древесину коричневой. Волокна в древесине, которые в основном содержат целлюлозу, представляют собой полые трубчатые структуры. Воздух в этих полых трубках рассеивает свет, что еще больше снижает прозрачность материала.
Предыдущие работы по созданию прозрачной древесины включали полное удаление лигнина из структуры и замену его смолой. Удаление лигнина требует многих экологически вредных химикатов, а также значительно снижает механические свойства материала, делая его слабее.
Новое исследование ученых из Университета Мэриленда демонстрирует, как сделать дерево прозрачным с помощью простого химического вещества — перекиси водорода, которое часто используется для осветления волос. Это химическое вещество модифицирует хромофоры, изменяя их структуру, так что они больше не поглощают свет и не окрашивают древесину.
Химикат можно нанести кистью на древесину, а затем активировать с помощью света, чтобы получить блестящий белый материал, так сказать, светлое дерево.
Химическая реакция древесины с перекисью водорода хорошо известна. Он использует отбеливатель для древесной массы, используемой для изготовления бумаги — одна из причин, по которой бумага становится ярко-белой.
Другая причина, по которой бумага белая, заключается в том, что поры или отверстия в ее структуре рассеивают свет, как и полые волокна целлюлозы в древесине. Заполнение этих волокон смолой уменьшает это рассеяние, позволяя свету проходить через древесину и делать ее прозрачной, сохраняя при этом ее первоначальные механические свойства.
Этот подход также может быть применен к большим кускам материала, что приводит к производству прозрачных строительных материалов, предлагающих реальный потенциал для замены стекла.
