Почему учёные сделали дерево прозрачным?

Плотная структура древесины, волокна и ее пигменты полностью блокируют свет. Однако в последние годы ученые научились превращать древесину в материал, пропускающий свет почти как стекло. Подробнее читайте в статье а.

Основу древесины составляют три компонента: целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. Именно лигнин придает древесине характерный цвет и делает ее непрозрачной.

Лигнин выполняет важную функцию: укрепляет стенки растительных клеток и придает древесине жесткость. Но одновременно это вещество поглощает и рассеивает свет. Поэтому обычная древесина имеет характерный коричневатый оттенок.

Если лигнин удалить, останется каркас из целлюлозных волокон - структура, напоминающая губку или папиросную бумагу. Сама такая конструкция уже способна частично пропускать свет. Однако без дополнительной обработки он остается ломким и мутным.

Как делают прозрачное дерево?

Технология получения прозрачной древесины состоит из нескольких этапов. Сначала тонкие древесные плиты обрабатывают химическими растворами, удаляющими лигнин. Этот процесс называется делигнификацией.

После удаления лигнина древесина становится почти белой и полупрозрачной, но при этом теряет часть своей прочности. Поэтому следующим шагом будет заполнение пор специальным прозрачным полимером, например эпоксидной смолой. Полимер заполняет микроскопические пустоты и восстанавливает механическую прочность материала.

В результате получается композит: натуральный каркас из волокон целлюлозы соединен с прозрачным полимером. Этот материал способен пропускать свет, сохраняя при этом прочность древесины.

Как возникла идея?

Интересно, что идея прозрачного дерева вообще не появилась в строительной сфере. В начале 1990-х годов немецкий ботаник Зигфрид Финк разработал метод отбеливания древесины для изучения внутреннего строения растений. Он хотел наблюдать движение жидкостей внутри тканей, не разрушая образец.

Электричество от трения и движения: как работает новый источник энергии

Научное творчество долгое время оставалось малоизвестным. Однако спустя годы к ней обратились материаловеды. Один из них, исследователь Ларс Берглунд из Королевского технологического института KTH в Швеции, считал прозрачную древесину многообещающим строительным материалом. Идея была проста: если сохранить прочную структуру древесины и в то же время сделать ее прозрачной, можно создать новый класс материалов – легких, прочных и способных пропускать свет.

Чем прозрачное дерево отличается от стекла?

Во-первых, прозрачное дерево намного легче. Во-вторых, благодаря волокнистой структуре древесины такой материал может быть прочнее и менее хрупким, чем стекло. В-третьих, древесина обладает лучшими теплоизоляционными свойствами.

Это означает, что окна или панели из прозрачного дерева лучше сохраняют тепло в здании. Это важное преимущество для архитектуры и энергоэффективного строительства.

Кроме того, прозрачная древесина изготавливается из возобновляемого природного сырья. Это делает его потенциально более экологичной альтернативой синтетическим материалам.

Где можно использовать такой материал?

Сегодня прозрачная древесина рассматривается как перспективный материал для нескольких областей. Одно из наиболее очевидных применений — в архитектуре. Прозрачные деревянные панели можно использовать в окнах, фасадах и светопропускающих стенах. При этом они обеспечивают естественное освещение и в то же время сохраняют тепло.

Еще одно направление — солнечная энергетика. Благодаря своей способности рассеивать свет, прозрачная древесина может использоваться в солнечных батареях и светопроводящих панелях. Также рассматриваются варианты применения в дизайне интерьера, мебели и освещении.

Почему этот материал до сих пор нельзя приобрести?

Несмотря на свои впечатляющие свойства, прозрачное дерево до сих пор остается экспериментальным материалом. Основная проблема – сложность и стоимость производства.

Процесс удаления лигнина требует использования химикатов и большого количества энергии. Кроме того, необходимо тщательно контролировать пропитку древесины полимерами, чтобы материал оставался одновременно прозрачным и прочным.

Поэтому большая часть существующих сегодня образцов создается в лабораториях или небольших экспериментальных производствах. Если технологии производства станут дешевле и экологичнее, прозрачная древесина может занять место среди новых материалов будущего — наряду с композитами, биополимерами и другими разработками, сочетающими в себе природные и искусственные свойства.

Ранее мы рассказывали о загадочной частице-"демоне", предсказанной почти 70 лет назад.