柑橘衍生物使透明木材 100% 可再生

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(圖片/取自免費圖庫 Pakutaso)

自2016年首次推出以來,KTH皇家理工學院的研究人員已將透明木材開發為一種創新的建築結構材料。它可讓自然光通過,甚至還可以儲存熱能。要將木材製成透明復合材料的關鍵是去除其木質素,木質素是木材中的主要吸光成分,但去除木質素後而留下的孔洞還需要填充一些東西,才能恢復木材的強度並允許光線滲透。在早期版本的複合材料中,KTH的瓦倫堡木材科學中心的研究人員使用了化石聚合物。而現在,研究人員成功試驗了一種環保替代品,檸檬烯丙烯酸酯,一種由檸檬烯所製成的單體。此研究也有在Advanced Science上發布了他們的結果。

“新的檸檬烯丙烯酸酯是由可再生柑橘所製成,例如從柳橙汁產業所回收的果皮廢料,”主作者兼博士生 Céline Montanari說。柑橘中的萃取物可用於聚合物的製造,恢復喪失木質素後的木材強度,並允許光線通過。研究人員報告說,這種新型複合材料在1.2毫米厚時可提供90%的透光率和30%的極低霧度。與過去五年中開發的其他透明木質複合材料不同,KTH開發的材料旨在用於結構用途。它表現出可承受重載的機械性能,擁有174 MPa (25.2 ksi)的強度與17 GPa(或約 2.5 Mpsi)的彈性。

KTH的纖維和聚合物技術系主任Lars Berglund教授說,永續性一直以來都是研究小組的優先事項。“替代化石基聚合物一直是我們在製造永續透明木材方面所面臨的挑戰之一,”Berglund說。

他還說,環境的考量和所謂的綠色化學也滲入到整個工作中。該材料不含溶劑,所有的化學品均來自生物基原材料。這些新進展可以實現一系列尚未開發的應用,例如木材奈米技術,包括智能窗戶、蓄熱用木材、具有內置照明功能的木材、甚至是木製激光器。“我們已經了解了光的去向,以及當它碰到纖維素時會發生什麼事,”Berglund說。“有一些光會直接穿過木材,使材料變透明,而另一些光則會以不同的角度折射和散射,使照明應用產生令人愉悅的效果。”

該團隊還與KTH的Sergei Popov的光子學小組合作,進一步探索奈米技術的可能性。

原著出處:Royal Institute of Technology; May 4, 2021