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水泥變成玻璃
水泥變成玻璃
更新时间:2024-10-05 00:29:34

樹木是一種古老的材料,被人類廣泛用于建造住房、船舶和作為燃料。它也是一種可再生資源,能捕獲和固定大氣中的二氧化碳。

木頭雖然能用于建造一整座房子,但制作窗戶我們一般用玻璃,因為它是透明的。但玻璃的隔熱性能并不好,這就是北方的窗戶需要安裝雙層玻璃的原因。另一方面,木頭的隔熱性能倒是遠優于玻璃,可惜的是,它不透明。

水泥變成玻璃(木頭變玻璃)1

透明的木頭将是玻璃的良好替代品。近年來,材料科學家一直在試驗讓木頭透明。

木頭的不透明來源于它的兩個主要成分——纖維素和木質素。木質素吸收光線,在光的作用下,木質素中一種叫“載色體”的化學物質會被激活,從而使木頭看起來是棕色的。木頭中的纖維素是空心管狀的結構。這些空心管中的空氣會散射光,進一步降低木頭的透明度。

過去一些年,已經有人在生産透明木頭,其标準工藝包括将木頭浸泡在亞氯酸鈉(一種用于某些漂白劑的化合物)中,以去除木質素。但這不僅極大地降低了木頭的韌性,而且産生的液體廢物對環境有害。

美國馬裡蘭大學的研究人員最近想出一種方法,他們不是完全去除木質素,而是改變其光學性能。這樣生産的木頭不單透明,而且不會降低木頭的韌性,同時在制造過程中産生的廢物很少,對環境的污染也大大減少。

研究人員的靈感源于一項發現,即木質素可以通過改變載色體分子而變得透明。他們使用過氧化氫(一種常用于漂白的化工用品)改變載色體的結構,使其不再起吸收光線的作用。

他們将過氧化氫刷在木頭表面,然後将其置于紫外線燈下。經這樣處理後,木頭變成一種明亮的白色材料。這個結果對于我們其實并不陌生,因為造紙的木漿經過氧化氫漂白後,也會變白色——這是紙張呈亮白色的原因之一。不過,紙張之所以顯白色,不是因為構成它的材料本身是白色的,而是因為其結構中充滿孔隙,孔隙散射光,使其看起來呈白色。

像紙張一樣,經過氧化氫處理後的木頭中也充滿了孔隙。為了減少孔隙中空氣對光的散射,再用透明的環氧樹脂填充這些孔隙,這樣,大部分光線就直接穿過孔隙(因為散射率跟孔隙中填充的介質有關),不再散射回來,從而讓木頭看起來透明,同時保留其原有的韌性。

通過這種辦法最終生産出來的透明木頭,允許90%以上的光線通過,并且比所有木質素去除後的木頭強度高50倍以上。

這種材料比玻璃更輕、更堅固,隔熱性更好,可用于制造窗戶和屋頂,甚至建造整座可透視的房屋。未來的某一天,你或許會坐在有着透明木頭窗戶的建築物中辦公。

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