En bit av det transparenta träet visas. Upphovsman:Céline Montanari
Sedan den introducerades första gången 2016, transparent trä har utvecklats av forskare vid KTH Royal Institute of Technology som ett innovativt konstruktionsmaterial för byggnation. Det släpper igenom naturligt ljus och kan till och med lagra värmeenergi.
Nyckeln till att göra trä till ett transparent kompositmaterial är att ta bort ligninet, den viktigaste ljusabsorberande komponenten i trä. Men de tomma porerna som lämnas efter av bristen på lignin måste fyllas med något som återställer träets styrka och låter ljus tränga igenom.
I tidigare versioner av kompositen, forskare vid KTH:s Wallenberg Wood Science Center använde fossilbaserade polymerer. Nu, forskarna har framgångsrikt testat ett miljövänligt alternativ:limonenakrylat, en monomer gjord av limonen. De rapporterade sina resultat i Avancerad vetenskap .
"Det nya limonenakrylatet är tillverkat av förnybar citrus, såsom skalavfall som kan återvinnas från apelsinjuiceindustrin, "säger huvudförfattaren, Ph.D. studenten Céline Montanari.
Ett extrakt från apelsinjuiceproduktion används för att skapa polymeren som återställer delignifierat träets styrka och låter ljus passera igenom.
Den nya kompositen erbjuder optisk transmittans på 90 procent vid 1,2 mm tjocklek och anmärkningsvärt låg dis på 30 procent, forskarna rapporterar. Till skillnad från andra transparenta träkompositer som utvecklats under de senaste fem åren har materialet som utvecklats vid KTH är avsett för strukturellt bruk. Den visar kraftig mekanisk prestanda:med en hållfasthet på 174 MPa (25,2 ksi) och elasticitet på 17 GPa (eller cirka 2,5 Mpsi).
Tidigare versioner av det genomskinliga träet som utvecklats vid KTH, vänster, ses tillsammans med det senaste, mer genomskinlig typ utvecklad med citrusderivat. Upphovsman:Céline Montanari
Ändå hela tiden, hållbarhet har varit en prioritet för forskargruppen, säger professor Lars Berglund, chef för KTH:s avdelning för fiber- och polymerteknik.
"Att byta ut de fossilbaserade polymererna har varit en av utmaningarna vi har haft för att göra hållbart transparent trä, Säger Berglund.
Miljöhänsyn och så kallad grön kemi genomsyrar hela arbetet, han säger. Materialet är tillverkat utan lösningsmedel, och alla kemikalier härrör från biobaserade råvaror.
De nya framstegen kan möjliggöra ett ännu outforskat program, såsom inom trä nanoteknik, Säger Berglund. Möjligheterna inkluderar smarta fönster, trä för värmelagring, trä som har inbyggd belysningsfunktion-även en trälaser.
"Vi har tittat på var ljuset går, och vad händer när den träffar cellulosan, "Säger Berglund." En del av ljuset går rakt igenom träet, och gör materialet transparent. En del av ljuset bryts och sprids i olika vinklar och ger trevliga effekter i belysningstillämpningar. "
Teamet arbetar också med Sergei Popovs fotonikgrupp vid KTH för att utforska nanoteknikmöjligheterna ytterligare.
