Cea mai bună alternativă la sticlă: ce e lemnul transparent și cum e produs
Lemnul este un material pe care oamenii îl folosesc de milioane de ani pentru construcția de locuințe, nave sau ca sursă de încălzire. Este, de asemenea, o sursă regenerabilă și o modalitate de a capta excesul de dioxid de carbon din atmosfera Pământului. Astăzi, componenta principală a lemnului – celuloza – este produsă anual de 20 de ori volumul de oțel.
Un lucru la care nu ai folosi lemnul ar fi fabricarea ferestrelor. În schimb, ne bazăm pe sticlă și plastic, care sunt transparente și, atunci când sunt întărite, pot oferi suport structural. Dar clădirile pierd multă căldură prin sticlă și, deși lumina poate aduce o anumită căldură prin material, nu este un bun izolator. Acesta este motivul pentru care avem nevoie de geam termopan. Lemnul, pe de altă parte, este foarte izolant, dar nu este transparent, evident.
În ultimii ani, oamenii de știință au experimentat materiale pentru a face lemnul transparent. Realizarea transparenței lemnului și păstrarea proprietăților sale mecanice ridicate ar oferi o alternativă bună la sticlă dintr-o sursă durabilă și regenerabilă. Metodele anterioare de a face acest lucru au fost foarte consumatoare de energie și au folosit substanțe chimice dăunătoare, dar un nou studiu a arătat o modalitate de a face lemnul transparent fără a utiliza cantități uriașe de energie în acest proces.
Cum poate fi folosit lemnul la fabricarea ferestrelor
Lipsa de transparență a lemnului provine din combinația celor două componente principale: celuloza și lignina. Lignina absoarbe lumina, iar prezența cromoforilor – compuși activați ușor – în material face ca lemnul să pară maro. Fibrele din lemn, care cuprind în principal celuloză, sunt structuri tubulare. Aerul din aceste tuburi goale împrăștie lumina, reducând în continuare transparența materialului.
Lucrările anterioare pentru a face lemnul transparent au presupus îndepărtarea completă a ligninei din structură și înlocuirea acesteia cu un material rășinic. Îndepărtarea ligninei necesită multe substanțe chimice dăunătoare mediului și, de asemenea, reduce considerabil proprietățile mecanice ale materialului – îl face mai slab.
Noul studiu, realizat de cercetătorii de la Universitatea din Maryland, demonstrează cum se face lemnul transparent folosind o substanță chimică simplă – peroxid de hidrogen – utilizată în mod obișnuit pentru decolorarea părului. Această substanță chimică modifică cromoforii, schimbându-le structura, astfel încât să nu mai acționeze pentru a absorbi lumina și a colora lemnul.
Produsul chimic poate fi aplicat pe lemn și apoi activat cu ajutorul luminii pentru a produce un material alb strălucitor – lemn deschis, dacă vrei. Este bine cunoscută reacția chimică a lemnului cu peroxid de hidrogen. Este baza pentru albirea pastei de lemn folosite la fabricarea hârtiei – unul dintre motivele pentru care hârtia este alb strălucitor.
Într-o zi s-ar putea să stai într-o casă sau să lucrezi într-o clădire cu ferestre din lemn
Celălalt motiv pentru care hârtia este albă se datorează faptului că porii sau găurile din structura sa împrăștie lumina, la fel ca fibrele de celuloză goale din lemn. Umplerea acestor fibre cu rășină reduce această împrăștiere, permițând luminii să treacă prin lemn și făcându-l transparent, păstrându-și, în același timp, proprietățile mecanice originale.
Aceasta este o dezvoltare foarte interesantă care folosește reacții chimice bine cunoscute ale peroxidului de hidrogen cu lignina. Abordarea ar putea fi, de asemenea, aplicată bucăților mari de material, ducând la producerea de materiale de construcție transparente, oferind un potențial real de înlocuire a sticlei.
Deoarece substanța chimică este aplicată pe lemn, ar putea exista oportunități de a adăuga efecte decorative la material. Acest lucru ar putea face panourile de material populare pentru aplicații interioare, oferind în același timp o izolație suplimentară.
Trebuie efectuate lucrări suplimentare pentru a optimiza reacția cu lemnul și pentru a-l încorpora într-un proces automatizat industrial. Dar într-o zi, în viitor, s-ar putea să stai într-o casă sau să lucrezi într-o clădire cu ferestre din lemn.