Разработана технология производства прозрачной древесины с помощью солнечной энергии
Ученые из Университета Мэриленда (США) предложили новый способ создавать прозрачную древесину. Теперь можно получать гораздо более крупные образцы и не вредить природе.
Работа опубликована в журнале Science Advances.
Прозрачная древесина является перспективным материалом для энергосберегающих инженерных решений. Для создания такой древесины необходимо удалить из материала лигнин — вещество, придающее ей коричневый оттенок.
Изготовление прозрачной древесины обычно проходит в два этапа: сначала светопоглощающий лигнин полностью удаляют с натуральной древесины, погружая ее в химический раствор, а затем пропитывают матрицу полимером с нужным показателем преломления. Однако этот процесс делигнификации снижает механическую прочность древесины и требует сравнительно большого количества энергии и химикатов. Кроме того, необходимо полностью удалить диспергированный лигнин с деревянной основы, что увеличивает время обработки до 12 часов. Наконец, образующиеся жидкие отходы трудно перерабатывать, и они создают дополнительную нагрузку на окружающую среду.
В новом исследовании предложен способ производства оптически прозрачной древесины путем изменения самой структуры лигнина с помощью солнечной энергии. Этот метод сохраняет большую часть лигнина, который обеспечивает прочность дерева, но значительно сокращает потребление химикатов и энергии, а также время обработки.
Сперва исследователи модифицировали структуру лигнина, нанося щеткой на поверхность дерева перекись водорода. А затем материал облучался ультрафиолетом, что удаляло светопоглощающие хромофоры лигнина. Достаточно было просто выложить материал на солнце и оставить на час.
Полученная прозрачная древесина толщиной около 1 мм продемонстрировала высокий коэффициент пропускания (>90%) и высокую матовость (>60%). Кроме того, на такой поверхности можно создавать разнообразные рисунки.
По сравнению с прежними технологиями, древесина с модифицированным лигнином также является значительно более прочной. Изготавливать такой материал можно из натуральной древесины, распиленной как поперечно, так и продольно, качество пропускания света от этого не меняется.
Метод требует меньше химикатов и энергии и значительно более экологичен.
Прозрачная древесина используется в оптоэлектронных устройствах, энергоэффективных строительных материалах, солнечных элементах и сенсорных панелях.
Фото: Qinqin Xia et al.