Ключом к превращению древесины в прозрачный композитный материал является удаление из нее лигнина, основного светопоглощающего компонента древесины. Но пустые поры, оставленные отсутствием лигнина, необходимо заполнить чем-то, что восстанавливает прочность древесины и пропускает свет.
В более ранних версиях композита исследователи из Валленбергского научного центра древесины KTH использовали полимеры на основе ископаемых. Теперь исследователи успешно протестировали экологически чистую альтернативу: лимоненакрилат, мономер, изготовленный из лимонена.
Они сообщили о своих результатах в Advanced Science.
«Новый лимоненакрилат производится из возобновляемых источников цитрусовых, таких как отходы кожуры, которые могут быть переработаны в производстве апельсинового сока», – говорит ведущий автор, аспирант Селин Монтанари.
Экстракт апельсинового сока используется для создания полимера, который восстанавливает прочность делигнифицированной древесины и пропускает свет.
Новый композит обеспечивает оптическое пропускание 90 процентов при 1.Исследователи сообщают, что толщина 2 мм и удивительно низкая мутность – 30 процентов. В отличие от других прозрачных древесных композитов, разработанных за последние пять лет, материал, разработанный в KTH, предназначен для использования в конструкциях.
Он показывает механические характеристики в тяжелых условиях: с прочностью 174 МПа (25.2 ksi) и упругостью 17 ГПа (или около 2.5 МП / кв. Дюйм).
Тем не менее, с самого начала устойчивость была приоритетом для исследовательской группы, – говорит профессор Ларс Берглунд, глава департамента технологии волокон и полимеров KTH.
«Замена полимеров на ископаемой основе была одной из проблем, с которыми мы столкнулись при создании экологически чистой прозрачной древесины», – говорит Берглунд.
По его словам, всю работу пронизывают экологические соображения и так называемая зеленая химия. Материал изготовлен без растворителей, а все химические вещества получены из биоматериалов.
По словам Берглунда, новые достижения могут открыть для себя еще неисследованный диапазон приложений, например, в нанотехнологиях древесины. Возможности включают в себя умные окна, дерево для хранения тепла, дерево со встроенной функцией освещения – даже деревянный лазер.
«Мы посмотрели, куда идет свет и что происходит, когда он попадает на целлюлозу», – говорит Берглунд. "Часть света проходит сквозь дерево и делает материал прозрачным. Часть света преломляется и рассеивается под разными углами, что дает приятные эффекты при освещении."
Команда также работает с группой Сергея Попова в области фотоники в KTH, чтобы еще больше изучить возможности нанотехнологий.