När Timothée Boitouzet studerade arkitektur i Japan, där byggnader behöver överleva jordbävningar, han insåg att nästa smarta material kan vara ett som människor har använt i tusentals år - trä.

"I Frankrike, vi bygger mer med betong och sten än trä, "sa han." När jag utsattes för japansk byggnadskultur, Jag insåg hur man kunde bygga fantastiska strukturer med trä. Detta material som vi betraktade som ett gammalt material, utan innovation, var faktiskt supersmart. Det här gjorde mig upphetsad över trä. "

2016, Boitouzet grundade materialvetenskapsföretaget Woodoo i Paris, Frankrike, som eftermonterar virke för att ge det nya egenskaper. Hans fokus ligger på att omvandla byggindustrin genom att ersätta stål med trä, till exempel. Till skillnad från andra byggmaterial, såsom sten eller betong som innehåller sand, trä är en förnybar resurs, gör det till ett attraktivt hållbart byggmaterial, Sa Boitouzet.

Att bygga mer med träd kan också hjälpa till att begränsa byggindustrins stora koldioxidavtryck, som påskyndar klimatförändringarna. En ny rapport från World Green Building Council uppskattar att 11% av de globala koldioxidutsläppen kommer från material och byggprocesser under hela byggnadens livscykel. Eftersom träd innehåller kol, att använda trä i byggnader är ett sätt att lagra kol.

Trä, dock, kan användas till mer än stödpelare. Genom att selektivt utvinna träets lignin - ämnet som bildar dess cellväggar - och ersätta det med en specifik typ av polymer, det blir ett nytt material. '(Detta trä) är väderbeständigt, mer brandsäker, tre till fem gånger starkare, och transparent, "Sa Boitouzet.

Polymerens optiska egenskaper matchas med träets så att ljuset inte böjer sig när det rör sig genom det förstärkta träet. Istället, det går igenom. Denna transparens öppnar ett brett spektrum av möjligheter.

Förändrad

Än så länge, bilföretag är de som har visat mest intresse för hans förstärkta trä.

För närvarande, genom ett projekt som heter Woodoo Augmented Wood, företaget arbetar med att integrera elektronik i sitt beröringskänsliga trä, genom samarbete med branschpartner. Materialet, som sänder ljus, kommer att bli träpaneler för 'taktila instrumentbrädor' i bilar, Säger Boitouzet.

Woodoo ser bilindustrin som en inkörsport för att få ut sina produkter på marknaden, samtidigt som träprodukter presenteras som är lättare och ger färre utsläpp än traditionella paneler.

Boitouzet är inte den enda som gläds över möjligheterna som trä erbjuder. Lars Berglund, professor i trä och träkompositer vid KTH, har upptäckt att det finns många användningsområden för transparent, starkt trä.

"Det är ett svårt område att vara original i eftersom människor har arbetat med träteknik i hundratals år, "sade professor Berglund, som leder WoodNanoTech -projektet. Medan annan forskning främst har försökt ta itu med dess brister, som dess känslighet för vatten, han och hans team har fokuserat på andra egenskaper hos trä.

"Vi har kunnat befria oss från den begränsningen och titta på nya möjligheter som inte har beaktats hittills, "sa han. Deras fokus ligger på att använda transparent trä för tekniska tillämpningar.

Professor Berglund använder trä som mall för nanoteknik genom att - liksom Boitouzet - ta bort ligninet, införande av en optiskt kompatibel polymer, och lägga till annan teknik för att bredda dess funktionalitet.

Den applikation som väcker professor Berglund mest är att bädda in kvantprickar i trä för att skapa ljusemitterande dioder (LED), eftersom han misstänker att det kan vara applikationen som gör att laget kan bryta sig in på den kommersiella marknaden. "Tanken är att ditt tak ska vara en träpanel, och träpanelen skulle ha denna LED -funktion, så att du kan få inomhusbelysning direkt från taket, " han sa.

Till skillnad från ett punktkällljus, det transparenta träets ljus är diffust, gör det mer naturligt och lättare för ögat, Säger professor Berglund. Quantum dots är en samling av halvledaratomer, några nanometer bred, som fluorescerar när de utsätts för UV -ljus. Dessa paneler är bara en av de många applikationer som WoodNanoTech har tagit fram för sitt genomskinliga trä.

Träet kan också ligga till grund för elektrokroma fönster. Dessa smarta fönster, 'som är målade med ett tunt lager av polymer, kan stänga av ljus när ström går genom dem.

Energi

Professor Berglund tror att nästa generations virke också har en plats i energisektorn. "Vi kan förbättra effektiviteten (för solceller) eftersom spridningen av ljuset (inuti träet) innebär att (ljusets) väg är längre, så att du kan ta upp mer energi, " han sa.

Och genom att använda ett fasförändringsmaterial snarare än en polymer för att ersätta ligninet omvandlas trä till en energilagringsenhet. Under dagen, detta infunderade trä kan absorbera värme, men på natten, när temperaturen svalnar, fasförändringsmaterialet kristalliseras, släpper ut värme.

"Vi börjar med träet, gör det bärande, och integrera sedan (nano) teknik med andra funktioner, "Sade professor Berglund.

Den största utmaningen för ny teknik är skalbarhet, och nästa generations trä är inget undantag. "Hur skala du från labbearbetning, där du har nära kontroll över din nanostruktur, till något som kan göras i industriell skala? "frågade professor Berglund, tillägger att de söker kommersiella partners. Detta kan vara svårt för akademiska forskningsprojekt.

För Woodoos Boitouzet, det faktum att deras företag redan har branschpartner gör att de kan öka produktionen. För närvarande, de producerar 5, 000 kvadratmeter förstärkt trä per år-vilket är ungefär tre fjärdedelar av en fotbollsplan-och siktar nu på 300, 000 kvadratmeter om året.

Lyckligtvis, timmer för förstärkt trä är lätt att källa.

Det finns redan många platser där de kan skaffa trä, Säger Boitouzet. Woodoo använder bok, tall, och poppel, bland andra, medan professor Berglunds forskargrupp eftermonterar balsa och riktar sin uppmärksamhet mot björk.

Nästa steg för professor Berglund är att göra hans modifierade trä mer miljövänligt. Ett sätt att göra detta skulle vara att behålla så mycket av ligninet som möjligt, istället för att kasta den. "Om du tar bort det, du lägger till ett kemiskt steg som kommer att kosta energi, kräver lösningsmedel, "sade han. Att använda mer lignin innebär också att behålla mer kol i byggnader.

Just nu, hans team fokuserar på att använda en grönare polymer i materialen. "Än så länge, vi har använt petroleumbaserade polymerer för att impregnera träet, men vi arbetar mycket intensivt nu med att använda en biobaserad polymer, "sa han. Det skulle säkra nästa generations träs position som framtidens byggmaterial.