透明木材:未来的建筑材料?【木材圈】

发布时间: 2019年12月01日 22:36:00 已收藏 收藏


透明木材:未来的建筑材料?

【木材圈】



  透明木材是通过从木材中提取木质素并用聚合物取代木质素而形成的。信贷:Wiley-VCH VerlatGmbH&Co.KGaA,Weinheim,由-NC-ND 4.0认证

  当Timothée Boitouzet在日本研究建筑时,他意识到下一个智能材料可能是人类几千年来一直使用的木材。

  “在法国,我们用混凝土和石头建造的比用石头建造的要多。木料他说,“当我接触到日本的建筑文化时,我意识到你可以用木头建造奇妙的建筑。”这种材料,我们认为是旧材料,没有创新,实际上是超级聪明。这让我对木头很兴奋。“

  2016年,Boitouzet创建了物质学公司在法国巴黎,他们对木材进行改造,使其拥有新的财产。他的重点是改变建筑业例如,用木头代替钢。与其他建筑材料不同,如石头或混凝土含沙Boitouzet说,木材是一种可再生资源,使之成为一种有吸引力的可持续建筑材料。

  用树木建造更多的建筑也有助于遏制建筑业的巨大碳足迹,因为这正在加速气候变化。世界绿色建筑委员会最近的一份报告据估计,11%的全球碳排放来自于整个建筑生命周期的材料和建筑过程。由于树木含有碳,在建筑物中使用木材是储存碳的一种方式。

  然而,木材可用于更多的支撑支柱。通过选择性地提取木质素--构成其细胞壁的物质--并以一种特定类型的聚合物取代它,它成为一种新材料。“(这种木材)具有更好的耐候性、更好的耐火性、三到五倍的强度和透明度,”Boitouzet说。

  聚合物的光学性质与木材的光学性质相匹配,这样光在穿过增强木时不会弯曲。相反,它会通过。这种透明度提供了广泛的可能性。

  增广

  到目前为止,汽车公司对他的增强木表现出了最大的兴趣。

  目前,通过一个名为乌多增广木通过与行业合作伙伴的合作,该公司正致力于将电子产品整合到其触觉敏感木材中。Boitouzet说,这种传递光的材料将成为汽车“触觉仪表板”的木制面板。

  将电子产品集成到触觉敏感的木材中,可以为汽车上的交互式木仪表板铺平道路。信贷:伍多罗

  伍多将汽车行业视为将其产品推向市场的门户,同时还推出了比传统面板更轻、排放更少的木制品。

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【木材圈】

  Boitouzet并不是唯一一个对木材提供的可能性感到兴奋的人。瑞典KTH皇家理工学院(KTH Royal Institute Of Technology)木材和木材复合材料教授拉尔斯-伯格伦德(Lars Berglund)发现,透明、坚固的木材有很多用途。

  “这是一个很难独创的领域,因为人们研究木材技术已经有几百年了,”伯格伦德教授说。木纳米技术项目。虽然其他的研究主要是试图解决它的缺点,如它对水的敏感性,他和他的团队集中在木材的其他特性。

  他说:“我们已经摆脱了这一限制,并研究了迄今尚未考虑的新的可能性。”他们的重点是在工程应用中使用透明木材。

  Berglund教授使用木材作为纳米技术的模板,比如Boitouzet--去除木质素,引入一种光学兼容的聚合物,并添加其他技术来扩大其功能。

  最让Berglund教授兴奋的应用是嵌入。量子点在木材制造发光二极管(LEDs),因为他怀疑,这可能是一个应用程序,将允许团队进入商业市场。他说:“我们的想法是,你的天花板将是一个木面板,木面板将有这个LED功能,所以你可以直接从天花板室内照明,”他说。

  伯格伦德教授说,与点光源不同的是,透明木材的光线是弥散的,这使得它更自然,更容易在眼睛上照射。量子点是几纳米宽的半导体原子的集合,当暴露在紫外光下时,这些原子会发出荧光。这些面板只是WoodNanoTech为其透明木材设计的众多应用之一。

  木材也可能构成电致变色窗口的基础。这些“智能窗户”涂上了一层薄薄的聚合物,当电通过它们时,就会挡住光线。

  到目前为止,Berglund教授的团队已经使用了一种石油基聚合物来替代木质素,但是他们正在寻找一种更绿色的替代品。信贷:KTH皇家技术学院/David Callahan

  能量

  Berglund教授认为,这种下一代木材在能源领域也占有一席之地。他说:“我们可以提高太阳能电池的效率,因为光的散射(在木材内部)意味着(光)的路径更长,所以你可以吸收更多的能量。”

  用相变材料而不是聚合物代替木质素将木材转化为储能装置。白天,这种注入的木材可以吸收热量,但在夜间,当温度变冷时,相变材料结晶,释放热量。

  Berglund教授说:“我们从木材开始,让它承载,然后将(纳米)技术与其他功能结合起来。”

  新技术面临的主要挑战是可伸缩性,下一代木材也不例外。“从实验室加工,你对纳米结构的严密控制,到可以在工业规模上完成的事情,你如何衡量?”Berglund教授问道,并补充说他们正在寻找商业合作伙伴。这对于学术研究项目来说是很困难的。

  对于Woodoo的Boitouzet来说,他们的公司已经有了行业合作伙伴,这使得他们能够提高产量。目前,他们每年生产5000平方米的增强木(约为足球场的四分之三),目前的目标是每年30万平方米。

  幸运的是,木材用于增强木材是容易获得的。

  Boitouzet说,他们已经有很多地方可以获得木材。伍多使用的是山毛榉、松木和杨树等,而伯格隆德教授的研究小组正在改造巴尔萨,并将注意力转向桦树。

  伯格伦德教授的下一步是使他改良的木材更环保。要做到这一点,一种方法是尽可能多地保留木质素,而不是丢弃木质素。他说:“如果你去掉它,你就会加入一种化学步骤,这将消耗能量,需要溶剂。”使用更多的木质素也意味着在建筑物中保留更多的碳。

  现在,他的团队正致力于在材料中使用一种更绿色的聚合物。他说:“到目前为止,我们已经用石油基聚合物浸渍木材,但我们现在正非常努力地使用一种生物基聚合物。”这将确保下一代木材作为未来建筑材料的地位。


来源:网络

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