Прозрачное дерево что это
Экологичное стекло: прозрачная древесина как стройматериал будущего
Казалось бы, что необычного может быть в обычном коттедже, сложенном из досок, балок или даже CLT-панелей? А то, что вместо привычного стеклопакета здесь используется всё та же древесина, только прозрачная, как настоящее стекло.
Когда-то это показалось бы простой выдумкой, однако в XXI веке, столетии продвинутых технологий и экологичных стройматериалов, и дома из прозрачного, как родниковая вода, дерева вполне могут стать реальностью.
Здания из натуральных и экологически безопасных строительных материалов в последние годы набирают популярность во всём мире. Например, с 2022 года во Франции общественные сооружения будут строить как минимум на 50% из древесины.
В 2013 году во Франции был построен современный учебный комплекс «Пастер», который включил в себя сразу 3 детских сада и 2 общеобразовательные школы. Общая площадь деревянной школы для детей всех возрастов составила 9500 квадратных метров.
Не секрет, что в Финляндии существуют целые жилые кварталы, целиком построенные из древесины. Не удивить жителей этой страны и социальными объектами из экологичных стройматериалов: в 2020 году в стране была построена одна из самых крупных в Европе деревянных школ площадью 11 000 квадратных метров.
Не обошла волна интереса к деревянному зодчеству и Россию. Не даром в нашей стране деревянный дом считается символом уюта и семейного тепла. В течение нескольких последних лет в России был создан ряд общественных сооружений из древесины, среди которых были как объекты спортивного и туристического назначения, так и амбулаторного. Отдельно стоит упомянуть пока ещё не воплощённый, но очень интересный проект компании Holz House по строительству деревянной школы в Кировской области.
Высокий интерес к дереву как к современному строительному материалу во всём мире подвигнул учёных к исследованию новых способов его применения. Одним из таких способов и является прозрачная древесина, ставшая настоящим открытием для архитектурных бюро и строительных компаний.
Проливаем свет на правду: откуда взялась прозрачная древесина?
Руки к разработке экологичного и безопасного строительного материала приложили сразу две команды исследователей — из Мэрилендского университета (США) и из Швеции. Интересно то, что учёные почти одновременно смогли «обесцветить» материал и довести его практически до прозрачности: результатами своих экспериментов они поделились в 2019 году на выставке Американского химического общества. Впервые появление прозрачной древесины осветил журнал ACS Biomacromolecules.
Доктор Ларс Берглунд, исследователь из Швеции, рассказал, что для получения прозрачного материала из древесины сначала был извлечён лигнин — данный компонент поглощал свет. На его место учёные поместили акрил, однако он лишь уменьшил рассеивание света, а не прекратил его полностью. Объясняется это тем, что акрил — вещество достаточно плотное и непрозрачное.
Для справки: попытки создания аналогичного материала предпринимались и раньше, однако используемые методы едва ли можно назвать экологически безопасными. Так, для извлечения лигнина исследователи использовали опасные химические вещества. Дорогостоящий процесс требовал применения высоких температур и большого количества времени. Конечный продукт получался хрупким и не годился для использования в строительных целях.
Однако начало череде экспериментов было положено: в ходе новых исследований в поры древесины вместо извлечённого лигнина учёные поместили полиэтиленгликоль, известный также как полимер ПЭГ. Он глубоко внедряется в пористый материал и обладает свойством сохранения энергии при нагреве. Такая прозрачная древесина днём поглощает тепло, а ночью его возвращает, что позволяет поддерживать комфортный температурный режим в здании, построенном с использованием данного стройматериала.
Чтобы полиэтиленгликоль оставался внутри древесных пор, создатели инновационной древесины внедрили его в виде специальных капсул. Не обошлось и без добавления всё того же акрила, из-за чего конечный продукт нельзя охарактеризовать как стопроцентно прозрачный, но прогресс не стоит на месте. Вполне вероятно, что совсем скоро на рынке экологичных строительных материалов появится кристаллически-прозрачная натуральная древесина.
В целом процесс изготовления прозрачной древесины не выглядит особенно сложным. На первом этапе происходит «вымывание» лигнина. Для этого древесные бруски «проваривают» в специальном «бульоне», состоящем их гидроксида натрия, воды и прочих химических веществ на протяжении пары часов. Второй этап — насыщение материала полиэтиленгликолем, акрилом и другими необходимыми компонентами. После этого бруски обрабатывают эпоксидной смолой в целях повышения их прочности.
В настоящее время размеры брусков строго ограничены: 12,5*12,5 см и толщина около 1 см. Однако в будущем разработчики надеются получить более крупные плиты, что позволит расширить сферу применения изделий.
Прозрачная древесина как инновационный стройматериал
Дерево достаточно давно снискало себе славу наиболее экологичного строительного материала на рынке. Прозрачная древесина, хоть в её составе и присутствуют некоторые химические вещества, также считается безопасной: все её компоненты биоразлагаемы в отличие от бетона или злополучного пластика, который, как известно, наносит окружающей среде много вреда.
Одно из последних интересных открытий, связанных с прозрачной древесиной заключается в обнаружении необычных свойств апельсиновой кожуры, которая, как выяснили исследователи Королевского технологического Института, может сделать инновационный стройматериал полностью возобновляемым.
Кожура цитрусовых перерабатывается таким образом, чтобы в процессе из неё был получен экстракт, необходимый для создания специального полимера, восстанавливающего прочность древесины и пропускную способность света. Разработка обеспечивает оптическое пропускание 90% света при толщине материала в 1,2 мм.
Ещё одно важное свойство прозрачной древесины заключается в её влагостойкости — благодаря имеющемуся в составе материала акрилу, он не подвержен воздействию влаги. К слову, и механические нагрузки такое дерево выдерживает куда лучше, чем стекло или пластик.
А ещё инновационный стройматериал характеризуется высоким коэффициентом пропускания света и неплохими теплоизолирующими свойствами, что положительно сказывается на обеспечении комнаты естественным освещением, энергопотреблении и кошельке условного владельца современного экологичного дома.
Учёные считают, что прозрачная древесина имеет все шансы вскоре покорить рынок строительных материалов и существенно изменить используемые технологии строительства. По оценкам экспертов, разработка может войти в массовое производство примерно через 5 лет, что сделает возможным её использование не только в области строительства, но также и в изготовлении мебели, предметов интерьера, окон и т. д.
К слову, исследователи из Поднебесной тоже не обошли новинку вниманием: они уже рассматривают возможность применения плит из прозрачной древесины для строительства теплиц.
Прозрачное дерево
Наверняка вы когда-нибудь слышали о прозрачное дерево. Если в этом нет ничего нового. Его уже изобрели раньше, только не из лаборатории. Развитие этой технологии очень ограничено, и ее широкомасштабное использование не может быть рассмотрено. Как известно, наука прогрессирует все быстрее и быстрее. Благодаря вкладу некоторых шведских ученых ситуация кардинально изменилась. Прозрачное дерево уже можно использовать в больших масштабах.
В этой статье мы расскажем, что такое прозрачное дерево, для чего оно используется и как его создают.
Что такое прозрачное дерево
Был создан новый метод производства прозрачной древесины в больших количествах. Благодаря этому научному прогрессу открывается широкий спектр возможностей для производства продуктов из прозрачного дерева, которые являются более экологичными. Благодаря таким достижениям, здания и солнечные панели могут быть построены с большей рентабельностью и с более интересным экологическим аспектом.
Чтобы получить прозрачную древесину, необходимо удалить лигнин. Этот компонент, который делает его жестким и темным по цвету, составляет его 25%. Хотя он выполняет несколько важных функций для жизни растений, он уже служит нам, если мы собираемся что-то строить. Лигнин Это позволяет обработанной древесине иметь некоторые применения, например, предотвращать прохождение света. Это может быть преимуществом или проблемой в зависимости от ситуации, в которой мы собираемся использовать древесину.
Тот факт, что лигнин помогает устранить 90% всего падающего на него света, может быть недостатком, когда речь идет о разработке более ограниченных зеленых проектов. Когда этот компонент удаляется, он становится белым материалом, из-за чего он продолжает ограничивать проходящий через него свет. Следовательно, необходимо, чтобы древесина была прозрачной.
Как создается прозрачное дерево
Ученые из Университета Мэриленда исследовали все свойства древесины, чтобы разработать протокол по удалению белого цвета лигнина. Они могли получить высокую прозрачность, удалив молекулу лигнина из древесины и заполнив эпоксидную смолу клеточных структур бесцветной целлюлозой. Так им удалось создать прозрачное дерево.
Есть люди, которые называют эту породу дерева новым стеклом. Добавление эпоксидной смолы или полиэпоксида к древесине делает ее прозрачной. Эта эпоксидная смола Это термореактивный полимер, который затвердевает при смешивании с катализатором или отвердителем.. Это можно делать в больших масштабах, чтобы добиться прозрачности и устойчивости древесины. Этот продукт может быть получен с большей твердостью и устойчивостью, чем у обычного стекла. Эти характеристики делают древесину прозрачной и превращают ее в продукт или довольно интересный продукт для создания новых зданий и солнечных батарей. Кроме того, если нам удастся добавить экологический аспект, мы добьемся большого научного прогресса.
С прозрачным деревом он предназначен для долговременного устойчивого строительства. Ученые утверждают, что его можно использовать при изготовлении автомобильных окон или для замены любой прозрачной поверхности, на которой мы обычно используем стекло. Мы должны помнить, что, обладая вдвое большей жесткостью и прочностью, чем обычное видео, оно может помочь нам лучше защитить себя.
Использование в солнечной энергии
Идея состоит в том, чтобы иметь возможность использовать прозрачность, которую дает нам прозрачная древесина, для облегчения проникновения света в ячейки ловушки. К этому добавляется мутность древесины, которая обычно превышает 70%, чтобы лучше удерживать свет. Целью было бы не что иное, как поддерживать свет, отражающийся от солнечной панели, чтобы она выполняла свою работу, поглощая его.. Благодаря этой революции может быть достигнута большая эффективность производства солнечной энергии.
Основными характеристиками обычной древесины являются ее прочность, низкая плотность и теплопроводность или сопротивление. Он также обладает другими механическими свойствами, такими как высокая прочность и доступность. Чтобы быть устойчивым ресурсом, он должен поступать из возобновляемых источников. Существует большое противоречие относительно того, является ли биомасса возобновляемой энергией, но можно считать, что, если древесина поступает с устойчивых плантаций, ее можно рассматривать как еще одну возобновляемую энергию.
Благодаря изобретению прозрачного дерева можно было еще больше расширить его использование, чтобы оно оставалось дешевым и возобновляемым. Можно сохранить все природные преимущества, а также пропускает свет. Благодаря этому мы можем увеличить внутреннюю светимость фасадов, и это может быть уникальный строительный материал.
Мало того, что конструкция будет использоваться, но будет довольно много полей, где она может поместиться. Например, его можно использовать для строительства экологически чистых велосипедов, модульных домов, в поле и т. Д. Как мы уже упоминали ранее, многие люди не считают древесину устойчивым ресурсом. Следует иметь в виду, что если древесина поступает с контролируемой плантации, это поможет предотвратить вырубку лесов.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о прозрачном дереве.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Прозрачное дерево — уникальный материал, что сохраняет тепло и пропускает свет
Натуральная древесина — экологичный, качественный и долговечный материал, но по внешнему виду он порой уступает современному высокотехнологичному сырью для постройки домов. Но сейчас самые новомодные архитектурные сооружения делают именно из дерева, правда, не из обычного, а из прозрачного. Это уникальное сырье пропускает через себя лучи света, поэтому смотрится просто потрясающе.
Откуда появилась прозрачная древесина
Над созданием необычного стройматериала одновременно трудились две группы ученых — из Университета Мериленда и из Швеции. Обе команды исследователей практически в одни сроки сумели убрать из дерева цвет и сделать его почти прозрачным. Результаты работы были представлены на ежегодной выставке Американского химического общества в 2019 году.
Получение прозрачного материала из дерева
Сведения о новинке были напечатаны в журнале ACS Biomacromolecules. По рассказам ведущего шведского исследователя, доктора Ларса Берглунда, вначале из оптической древесины был удален лигнин (этот компонент клеточных стенок поглощал свет). После удаления его место занял акрил. Рассеивание света было уменьшено, но не прекратилось полностью, ведь акрил сам по себе является довольно плотным и непрозрачным.
Удаление лигнина из древесины
В дальнейших исследованиях в древесные поры после извлечения лигнина был введен полимер ПЭГ (полиэтиленгликоль). Это твердое вещество обладает способностью глубокого внедрения в клетки дерева, поскольку имеет высокое сродство с ним. ПЭГ может сохранять энергию при нагреве. В солнечную погоду он поглощает тепло, а ночью, когда на улице прохладно — проводит его вовнутрь. Таким способом вещество поддерживает постоянную и комфортную температуру в доме, оптимизируя свойства древесины. Чтобы полиэтиленгликоль не расплавлялся и не покидал древесные поры, его поместили в них в капсулированной форме. Акрил также вошел в состав конечного продукта, поэтому современная прозрачная древесина все равно получается чуть мутноватой.
Как именно делают материал
Чтобы сделать дерево прозрачным, первым этапом из него вымывают лигнин, который придает характерный цвет. Для этого бруски кипятят в смеси гидроксида натрия, воды, иных химических веществ около 2 часов. Далее материал насыщают ПЭГ и иными компонентами. В завершение процесса бруски покрывают эпоксидной смолой, которая повышает прочность дерева в 4-5 раз.
Свойства нового сырья
Несмотря на присутствие ряда химических веществ, оптическое дерево считается экологичным материалом. По безопасности оно стоит на строчку выше, чем бетон или пластик, ведь все его компоненты являются биоразлагаемыми. После завершения срока эксплуатации любые элементы из оптического сырья могут быть утилизированы простым способом.
Благодаря присутствию акрила материал становится влагостойким и не боится воздействия влаги. По прочности он тоже не уступает иному строительному сырью и легко выдерживает механические нагрузки (лучше, чем стекло и пластик). Новый стройматериал довольно плохо проводит электричество, при этом обладает отличными теплоизолирующими свойствами и высоким коэффициентом пропускания света.
Применение прозрачной древесины
Материал с уникальным внешним видом и свойствами может изменить привычные технологии строительства. Благодаря ему можно доставить больше света в дом, что позволит сократить энергопотребление и снизить финансовые траты жильцов.
Если заменить часть традиционного строительного сырья новинкой, то такие стены и окна будут не просто пропускать свет, но и накапливать энергию. Следовательно, дом станет более теплым и удобным для проживания.
По мнению ученых, технология может войти в массовое производство примерно через 5 лет. Пока размеры брусков оптической древесины довольно ограничены (примерно 12,5*12,5 см с толщиной около 1 см), но в будущем возможно получение более крупных плит. Из них планируется делать окна, мебель, стройматериалы, заменять стекло и пластик во множестве других сфер и областей.
Перспективные стройматериалы из Translucent Wood
Также оптическая древесина должна прочно внедриться в интерьер помещений, ведь из нее можно делать интересные предметы быта и дизайна. Китайские исследователи и вовсе планируют строить из такого дерева теплицы, которые наверняка произведут революцию на рынке. В ближайшем будущем материал займет место в нашей жизни, сделав ее более красивой и комфортной.
Прозрачное дерево — новый строительный материал. Он заменит стекло
Почему прозрачная древесина — это инновационный материал?
Если посмотреть на статистику распределения теплопотерь в доме, то на окна приходится от 10 до 25%. Примерно столько же — на крышу и стены, но там и площади намного больше, при этом их можно утеплить. Современные стеклопакеты отличаются максимально возможной энергоэффективностью, то есть физически улучшить окна, используя только стекло, можно считать, невозможно.
Прозрачная древесина — это не единственная замена стекла. Есть еще акрил (он же оргстекло), двухслойный поликарбонат/пропилен, поливинилхлорид. Однако используются они далеко не везде ввиду отсутствия необходимых показателей прозрачности, экологичности и токсичности. Поэтому древесное стекло вызвало небывалый интерес у общественности. Этот материал в разы экологичнее, энергоэффективнее, прочнее, а также существенно легче стекла. Минусы тоже есть — пока прозрачная древесина примерно на 15-20% уступает стеклу в прозрачности, а также дороже в производстве.
Как изготавливается материал и его преимущества в цифрах (относительно стекла)
Прозрачную древесину получают из бальзового дерева, которое имеет самую низкую плотность волокон. Его обрабатывают при комнатной температуре в специальной окислительной ванне, что позволяет добиться полного обесцвечивания. После материал пропитывают синтетическим полимером — поливиниловым спиртом (ПВС). Это экологически чистый полимер, широко применяемый в бытовой химии, пищевой промышленности, медицине и т.д. На выходе получается практически прозрачный продукт, готовый к применению в строительной отрасли.
Натуральная целлюлоза в связке с энергопоглощающим полимерным наполнителем позволяют прозрачной древесине быть намного легче и в 3 раза прочнее обычного стекла на разрыв. Натурные испытания материала показали, что оно обладает в 5 раз меньшими энергопотерями.
Может возникнуть вопрос насчет целесообразности применения древесного стекла, ведь для его изготовления нужно вырубать деревья. На деле все не так страшно — Бальза (или Бальса) является быстрорастущим растением. Зрелого возраста оно достигает всего за 5 лет!
И все же, действительно ли за прозрачной древесиной будущее?
Перспективы материала туманны, но только потому, что его еще не успели довести до идеала. Пока трудно оценить, насколько коммерчески выгодным окажется его применение. В целом да, это строительный материал будущего, как по причине его улучшенных по сравнению со стеклом характеристик, так и ввиду большей экологичности. Последнее сейчас особенно актуально в связи с глобальным потеплением. Производство прозрачной древесины не только оставляет существенно меньший углеродный след, но и за счет высокой энергоэффективности позволяет снизить расход ресурсов на отопление. Меньше сожженных дров, газа, угля или истраченного электричества.
Экономически материал не менее выгоден — технически он совместим с существующим промышленным оборудованием, а изготавливается из быстро возобновляемого, экологически чистого ресурса.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
А вы про старый то способ знали?
Исследователи из Университета Мэриленда обнаружили новый способ обработки дерева, в результате которого оно становится прозрачным. Об уникальном методе и его преимуществах они сообщили в журнале Science Advances.
Недостатки прежней технологии
Идея прозрачного дерева в целом не новая, так как ученые длительное время работали над получением такого материала. В сфере строительства оно пользовалось бы огромным спросом, заменив собой обычное стекло. Главным образом потому, что дерево более прочное и не разрушается под механическим воздействием. Однако, вопреки приложенным усилиям, материал оказался невостребованным. Всему виной несколько технологических нюансов. Разработкой материала занимались ученые из шведского Королевского технологического института. Чтобы добиться прозрачности, ранее древесину подвергали химической обработке с целью удаления лигнина.
Это вещество, которое характеризует одеревеневшие стенки растительных клеток. Ему свойственна высокая прочность на сжатие, именно поэтому дерево такое твердое. По старому методу после удаления лигнина оно становилось просто белым. Чтобы добиться нужной прозрачности, к нему добавляли полиметилметакрилат – органическое стекло. Количество лигнина зависит от породы. Например, у лиственных деревьев его объем равен 18-24%, а у хвойных – от 23 до 50%. В чистом виде вещество имеет беловатый цвет. Именно благодаря его присутствию старые книги приобретают особый аромат, так как со временем лигнин окисляется.
Удаление лигнина из дерева делает его более хрупким. К тому же, данный процесс занимает большое количество времени и сопровождается образованием жидких отходов. Новый метод ученых Мэриленда позволяет устранить эти недостатки, так как в процессе обработки лигнин меняется, но не исчезает полностью.
В чем отличие нового метода?
Первым делом древесина (использовали лиственную породу – бальсу) подверглась обработке перекисью водорода. Затем на нее воздействовали ультрафиолетовым светом (или же естественным солнечным). Дальнейшая процедура очистки заключалась в замачивании материала в этаноле. Все эти меры необходимы для того, чтобы устранить лишь те молекулы лигнина, которые отвечают за цвет дерева. Осталось лишь добиться гладкости – для этого поры древесины заполнили бесцветной эпоксидной смолой.
Результат оказался успешным: материал пропускал 90% света, а его прочность в 50 раз выше по сравнению с прозрачным деревом, которое изготавливали по старой технологии. К тому же, дерево стало легче, прочнее стекла, улучшились его изоляционные свойства. Область применения такого материала довольно широкая – он подходит не только для окон, но и для крыш.
Теоретически, за счет высокой прочности древесины, ее можно задействовать и в строительстве полностью прозрачного дома. Размеры таких конструкций не ограничены. Исследователи предполагают, что использовать прозрачное дерево, созданное по их технологии, можно и в других сферах. Например, для производства дисплеев сенсорных устройств, которые эксплуатируются в экстремальных условиях.