Материалът ще се използва за екрани на смартфони, изолирани прозорци и други
В края на миналия век учени-ботаници от Германия решават да избелят пигментите на растителни клетки. Това се е наложило поради факта, че са целели наблюдение на вътрешното функциониране на дървото без да се налага неговата дисекция. Така се създава прозрачното дърво. Този труд остава публикуван в специализирано списание за технологии докато друг изследовател не се натъква на него. Той е вдъхновен от откритието, но не по ботанически причини.
Ученият по материали работи в KTH Royal Institute of Technology в Швеция. Той специализира в полимерни композити и се интересува от създаването на по-здрава алтернатива на прозрачната пластмаса. Не е единственият, който отчита предимствата на дървото. Отвъд океана изследователи от Университета на Мериленд са ангажирани за овладяване силата на дървото за нетрадиционни цели.
След години на експерименти, изследванията на тези групи започват да дават плодове. Прозрачното дърво скоро може да намери приложение в супер здрави екрани за смартфони. В меки, светещи осветителни тела. Могат да се създадат и структурни елементи, като променящи цветове си прозорци.
Безценното дърво
Дървото се състои от безброй малки вертикални канали. Те са като стегнат сноп сламки, свързани с лепило. Тези тръбовидни клетки пренасят вода и хранителни вещества през цялото растение. Когато дървото се отсече и влагата се изпари, остават въздушни джобове. За да създадат прозрачна дървесина, учените първо трябва да се отърват от лепилото, наречено лигнин. Именно то държи клетъчните снопове заедно. Лигнинът осигурява на стволовете и клоните повечето от земните им кафяви нюанси. След избелването на цвета на лигнина или отстраняването му по друг начин остава млечнобял скелет от кухи клетки.
Този скелет все още е непрозрачен, тъй като клетъчните стени отразяват светлината в различна степен от въздуха в клетъчните джобове. Това се дължи на индекса на пречупване. Запълването на въздушните джобове с вещество като епоксидна смола, което пречупва светлината до степен, подобна на клетъчните стени, прави дървото прозрачно.
Материалът, с който са работили учените, е с дебелина под милиметър до около сантиметър. Клетките създават здрава структура на пчелна пита, а малките дървесни снопи са по-здрави от най-добрите въглеродни влакна. С добавената смола, прозрачното дърво превъзхожда пластмасата и стъклото. При тестове измерващи способността на материалите да се пречупват под натиск, прозрачното дърво се оказва около три пъти по-здраво от прозрачните пластмаси като плексиглас и около 10 пъти по-здраво от стъклото.
Невероятните резултати
Процесът работи и с по-дебело дърво. Все пак гледката през него е по-мътна, защото разпръсква повече светлина. В първоначалните проучвания се е установило, че тънките милиметър листове от пълните със смола дървени скелети пропускат 80 до 90% светлина. Тъй като дебелината се доближава до сантиметър, пропускливостта на светлината спада, като може да достигне само до около 40%.
Тънкият профил и здравината на материала означават, че той може да бъде чудесна алтернатива на продуктите направени от пластмаса или стъкло. Такива са екрани и дисплеи. Френската компания Woodoo използва подобен процес за премахване на лигнин в своите дървени екрани, но оставя малко от него, за да създаде различна цветова естетика. Компанията приспособява своите рециклируеми, чувствителни на допир цифрови дисплеи за продукти, включително автомобилни табла и рекламни билбордове.
Архитектура и още нещо
Повечето изследвания са съсредоточени върху прозрачното дърво като архитектурен елемент. То е много по-добър изолатор от стъклото, така че може да помогне на сградите да задържат топлината или да предпазват от нея.
Прозрачните дървени прозорци са по-здрави и биха помогнали за контрол на температурата по-добре от традиционното стъкло. За съжаление, гледката през тях би била подобна на матирано стъкло. Мътността обаче може да бъде предимство, ако потребителите искат дифузна светлина. Тъй като по-дебелата дървесина е здрава, тя може да бъде частично носещ натоварване източник на светлина. Потенциално може да действа като таван, който осигурява мека околна светлина в стаята.
Учените продължават да търсят начини да придадат нови свойства на прозрачното дърво. Те са открили, че могат да имитират интелигентни прозорци, които да превключват от прозрачни към тонирани, за да блокират видимостта или слънчевите лъчи.
С мисъл към природата
Смолата използвана за запълване на дървено скеле обикновено е пластмасов продукт, получен от петрол. Учените са изобретили като заместител изцяло биологично базиран полимер, получен от цитрусови кори. Екипът първо комбинира акрилова киселина и лимонен химикал. Извлечени са от лимонови и портокалови кори. След това те импрегнират дървото с него. Дори с плодов пълнеж, прозрачното дърво на биологична основа запазва своите механични и оптични свойства. То издържа около 30 мегапаскала налягане повече от обикновеното дърво и пропускайки около 90% от светлината.
Тези по-щадящи околната среда подходи спомагат за ограничаване количеството токсични химикали и полимери на основата на изкопаеми. Стъклото все още има по-малко въздействие върху околната среда в края на живота си, отколкото прозрачното дърво. Възприемането на по-екологични производствени схеми и увеличаването на производството са две стъпки, необходими за добавяне на прозрачната дървесина към основните пазари, според изследователите. Това ще отнеме време. Те обаче са уверени, че идеята може да се осъществи и вярват в потенциала му като устойчив материал.
