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柑橘衍生物能让透明木材实现100%可再生

2021-05-09 11:23 · 稿源:cnbeta

据外媒报道,自2016年首次引入透明木材以来,英国皇家理工学院的研究人员开发了透明木材作为建筑结构的创新材料。它可以让自然光通过甚至可以储存热能。将木材制成透明复合材料的关键是去除木材中主要的吸光成分木质素。但因木质素缺失而留下的空洞孔需要用某种东西来填充以恢复木材的强度并允许光线渗透。

在复合材料的早期版本中,KTH的瓦伦堡木材科学中心的研究人员使用的是基于化石的聚合物。现在,研究人员已经成功测试了一种环保替代品:柠檬烯丙烯酸酯(limonene acrylate),一种由柠檬烯制成的单体。

“新的柠檬烯丙烯酸酯是由可再生柑橘制成的,如可以从橙汁工业中回收的果皮废料,”该研究的论文第一作者、博士生Céline Montanari说道。

一种从橙汁中提取的物质被用来制造聚合物,这种聚合物可以恢复去木质素的强度并允许光线通过。

研究人员报告称,这种新型复合材料在1.2毫米厚度时的透光率可达90%、雾度可低至30%。跟过去5年开发的其他透明木材复合材料不同,KTH开发的这种材料是用于结构用途的。它具有很强的机械性能:强度为174 MPa、弹性为17 GPa。

然而一直以来,可持续性一直是研究小组的首要任务,KTH纤维和聚合物技术系主任Lars Berglund教授指出。“在制造可持续性透明木材时,取代化石聚合物一直是我们面临的挑战之一。”

Berglund表示,环境考虑和所谓的绿色化学渗透到整个工作中,他们打造的这种材料则不含溶剂,另外所有化学品都是从生物原料中提取而来。

Berglund还称,这些新进展可能会使一系列尚未开发的应用成为可能,如在木材纳米技术方面。可能的材料则包括了智能窗户、储存热量的木材、内置照明功能的木材乃至木质激光器。

“我们已经观察了光线的去向以及光线接触到纤维素时会发生什么,”Berglund说道,“一些光直接穿过木材从而使材料透明。一些光线则会以不同的角度折射和散射,进而在照明应用中产生令人期待的效果。”

该团队还跟Sergei Popov在KTH的光子学团队合作从而进一步探索纳米技术的可能性。

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