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涨姿势了,华人科学家造出了透明木头

木浆能造纸,精巧的技艺甚至能让纸张薄如蝉翼,但是,最近的一项研究找到了直接让木头变透明的方法,而且,领导该研究团队的,是美国马里兰大学的一名华人科学家。

在5月4日出版的《先进材料》期刊上发表的一篇题为《高各向异性,高透明度木质复合材料(Highly Anisotropic, Highly Transparent Wood Composites)》的论文指出,通过一系列简单的方法就能够把木头中的色素分离出来,经过处理的木板,透光率竟然高达90%。

“我们还在继续优化透明木头的制造工艺,离生活应该不会太远。现在在想办法把木头做大。”该研究团队的带头人,来自美国马里兰大学能源研究中心的终身教授胡良兵告诉《天和网日报》记者。

右边是一块经过透明处理的木头

把木头变透明总共分几步

这项研究的重要意义在于,处理后变得透明的木材本质上仍然是木头,但是绝缘度和硬度远超过玻璃,相比塑料又更容易降解,还具有一些常用透明材料不具备的独特光学特性。

上述论文的核心,介绍了把木头变成窗玻璃般透明的几个步骤。

首先,研究人员把一段木头放进处于沸腾状态的含有水、氢氧化钠和其他化学物质的化学剂中浸泡两个小时,这个过程可以将木质素从木头的细胞壁中溶出。木质素是非常复杂的天然聚合物,在木质组织中起抗压作用,通过形成交织网来硬化细胞壁。

而且,木质素的另一个重要的化学性质就是显色反应,通过内含的特殊基团使木材产生颜色。换句话说,该物质一旦脱离木材,木材立刻转而变白。

随后,研究人员把已褪成白色的木材浸入环氧树脂中,这个步骤既强化了木材的硬度,又立刻令木材变得透明。其中的原理跟木材本身的物质结构有关,也与环氧树脂的特性有关。因为,即便颜色褪去,木材的内部结构仍保持不变,最主要的是,通过浸泡,木材里用于输送养分的细小导管可以把环氧树脂充分吸收进去,便能使光线从其中通过,利用环氧树脂接近光学玻璃的折射率造成透明的效果。

比起玻璃,这种透明木材在受到一般程度的挤压时不会碎裂。但是,这种新材料离实际运用还有很长一段路要走。目前,研究人员最多只能处理1厘米厚的小木块。

期待该技术用于中国

《天和网日报》记者从材料行业业内人士处了解到,一个新材料从研发初期到最终投入商用,一般要经过可行性调查、设计与研发、工艺验证、生产验证、产品投放这几个阶段。而且每个阶段中都会有技术评审,以确认技术路线是否可行。两个阶段中间还会有管理评审,决定是否要返回上一阶段或进入下一阶段,或者直接取消项目。材料研发要求一次到位,符合所有性能指标,一个环节不行,将会全盘皆输。

胡良兵向《天和网日报》记者表示,透明木头这项技术,“建筑、汽车、日用品都有可能(运用)”。

此前,胡良兵在接受新华社采访时表示:“透明木头是一种新的材料,集美观和实用于一体,因此其应用前景比较看好。”而且,由于工艺没有用到昂贵的试剂和仪器,这项研究的成本并不高,随着技术的成熟,未来还会进一步降低。

论文第一作者,来自中国南京大学的访问学者祝名伟举例称,透明木头可以做桌子和书架等家具,也可以开发成透光、结实又防水的建筑材料,还可以成为艺术家的创作原料。

对于是否考虑将这项技术与中国的科研团队或者中国企业合作研究和开发,最终在中国实践这项技术,胡良兵向《天和网日报》记者表示:“这是肯定的,我们期待和中国的合作。”

据《天和网日报》记者了解,胡良兵教授目前带领着一个名为“The Bing”的科研团队,专注于以纳米材料为基础的能源器件和柔性电子器件的技术和基础科学。目前的项目包括高性能、低成本的可扩展能源器件(包括柔性和可穿戴存储设备),纳米功能纸等。据媒体报道,2011年,胡良兵曾参与透明电池项目,成功开发出外形如“透明纱窗”的透明锂离子电池。

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