Ученые сделали древесину прозрачной и хотят изготовить из нее лазер
На протяжении десятков тысяч лет дерево привлекало людей как строительный материал из-за его прочности, низкой стоимости и доступности. Что ж, теперь к списку этих положительных качеств можно добавить прозрачность – неожиданно, правда?
Ряд исследовательских групп по всему миру за последнее время уже демонстрировали общественности интересные открытия в области древесины. Ученые наглядно показывают, что ее сложный состав можно изменить, придавая материалу совершенно новые свойства. Например, удаление полимеров делает его прозрачным, добавление полупроводниковых наночастиц заставляет дерево светиться в УФ-спектре, а включение в состав волокон полимеров с фазовым переходом дает способность сохранять и даже выделять тепло.
Ученые Королевского технологического института были в авангарде этого направления исследований в течение многих лет, продемонстрировав первую прозрачную древесину еще в 2016 году. Как и в других версиях данной технологии, процесс начинается с извлечения лигнина — органического полимера, придающего древесине ее цвет, жесткость и способность поглощать свет.
В результате в структуре древесины остаются пустые поры, и ранее команда заполнила эти промежутки синтетическими полимерами, чтобы придать материалу прочность и прозрачность. Теперь же ученые нашли более экологичную замену в качестве мономера, сделанного из компонента кожуры цитрусовых под названием «лимонен».
«Новый лимоненакрилат производится из возобновляемых источников цитрусовых, таких как остатки кожуры, которые образуются в процессе производства апельсинового сока», — поясняет ведущий автор работы, аспирант Селин Монтанари.
Лимоненакрилатный мономер использовали для заполнения пустых пор в древесине, позволяя ей пропускать до 90% видимого спектра света при толщине пластинки в 1,2 мм. Новые образцы превосходят предыдущие достижения команды и, что важно, прочность модифицированного дерева составляет 174 Мпа при эластичности 17 Гпа. По словам команды, эти цифры соответствуют требованиям к древесине, пригодной для использования в тяжелых конструкциях – то есть из нее можно изготавливать отделку для зданий.
По мнению авторов исследования, их разработка пригодится при создании таких новинок, как умные окна, деревянные панели со встроенными функциями освещения и сохранения тепла. Одна из наиболее интересных возможностей – это создание полноценного деревянного лазера, что даже звучит как изобретение из области научной фантастики.