見過透明的木頭沒？透明木材能儲存和釋放熱量

與現代建築相比，木材似乎更適合居住在小木屋裏，但一種經過特殊處理的木材可能會成爲未來流行的建築材料。今天，科學家們報道了一種新型透明木材，它不僅能傳輸光，還能吸收和釋放熱量，潛在地節省了能源成本。這種材料可以承受很重的負荷，而且是可生物降解的，爲最終在環保住宅和其他建築中使用打開了大門。研究人員在2019年4月3日春季美國化學學會(ACS)全國會議暨博覽會上展示了其研究結果。

博科園：在會上介紹這項研究的博士生塞琳·蒙塔納裏(Celine Montanari)說：早在2016年就展示了透明木材與玻璃相比具有良好的隔熱性能，並具有很高的光學透射率，在這項研究工作中，我們試圖通過加入一種可以吸收、儲存和釋放熱量的材料來降低建築能耗。隨着世界經濟的發展，能源消耗也在迅速增長。這些能源大部分用於照明、取暖和冷卻房屋、辦公室和其他建築物。玻璃窗戶可以傳輸光線，幫助照亮和加熱房屋，但它們不儲存能量，當太陽下山時使用。三年前，瑞典斯德哥爾摩KTH皇家理工學院的首席研究員Lars Berglund博士及其同事在ACS《生物大分子》期刊上報道了一種光學透明木材。

一種新透明木材在釋放儲存的熱量後變得更加混濁(右)。圖片：American Chemical Society

研究人員從巴爾杉木的細胞壁中去除一種叫做木質素的吸收光成分，製成了這種材料。爲了減少光散射，在多孔的木質支架中加入丙烯酸。團隊可以看到材料的內部，但是如果作爲主要的建築材料，它的朦朧性足以提供隱私。透明木材還具有良好的力學性能，能夠承受較大的載荷。在此基礎上，蒙塔納裏和伯格倫德在去木質化的木材中添加了一種叫做聚乙二醇(PEG)的聚合物。蒙塔納裏說：選擇聚乙二醇是因爲它能夠儲存熱量，但也因爲它對木材的高親和力，在斯德哥爾摩，有一艘非常古老的船叫‘瓦薩號’，科學家們用木栓來固定木頭，所以我們知道PEG可以深入到木細胞中。

PEG被稱爲“相變材料”，是一種固體，在80華氏度的溫度下融化，在這個過程中儲存能量。熔鍊溫度可以通過使用不同類型的掛鉤來調節。蒙塔納裏解釋說：在陽光明媚的日子裏，這種材料在到達室內空間之前就會吸收熱量，室內會比室外涼爽。而在晚上，相反的情況發生了——PEG變成固體，在室內釋放熱量，這樣就可以在室內保持恆定溫度。研究小組將聚乙二醇封裝在脫木質支架內，以防止聚合物在相變過程中泄漏。還在材料中加入了丙烯酸，以防止潮溼。和早期的版本一樣，改良後的木材是透明的，雖然有點朦朧，但很堅固，但還有額外的儲熱功能。

研究人員指出，與塑料、混凝土和玻璃等其他建築材料相比，透明木材具有更環保的潛力。除了它的儲熱能力，透明木材在達到目的後更容易處理。PEG和木材都是基於生物和生物降解，唯一不能生物降解的部分是丙烯酸，但它可以被另一種生物聚合物取代。現在，重點轉向擴大生產過程，使其在工業上可行。研究人員估計，透明木材可能在短短5年內用於室內設計的小衆應用，研究人員還試圖增加這種材料的存儲能力，使其更加節能。