چوب شفاف با مقاومت بالا در برابر ضربه و انتقال گرما تولید شد

چوب یک ماده ی مقاوم برای استفاده به عنوان مصالح ساختمانی است. اما این ماده به راحتی توسط حشرات خورده شده و مقاومت خود را از دست می‌دهد. علاوه بر آن، چوب ماده ای کدر است که نور را از خود عبور نمی‌دهد و به همین دلیل نمی‌توان در بخش‌های مختلف ساختمان از آن استفاده کرد. از طرفی شیشه نیز که ماده‌ی مناسب برای فضاهایی است که به عبور نور نیاز دارند، شکننده و ظریف است و علاوه بر آن، مقدار زیادی از انرژی را هدر می‌دهد.

اما محققان به تازگی توانسته‌اند ترکیبی از این دو ماده به صورت چوب شفاف بسازند که کارایی زیادی در ساختمان خواهد داشت. تیم تحقیاتی حاضر در این پروژه در دانشگاه مریلند به رهبری دانشمند علم مواد Liangbing Hu فرآیندی را به صورت پتنت ثبت کردند و پس از آن به صورت عملی این فرآیند را اجرا کرده و توانستند علاوه بر شفاف کردن چوب، مقاومت آن را نیز افزایش دهند. خبر اصلی تولید این ماده در ماه می سال جاری منتشر شد اما به تازگی جزئیات بیشتری از خواص و روند تولید آن در ژورنال رسمی Advance Energy Materials منتشر شده است.

در این گزارش آمده است که مقاومت این چوب به حدی است که به خوبی در برابر ضربه مقاوم خواهد بود و مشکلات ایمنی شیشه‌ها را نخواهد داشت. در تصویر متحرک زیر نیز نمونه‌ای از تحمل ضربه توسط این ماده را در مقایسه با شیشه مشاهده می‌کنید:

هرچند جزئیات مواد استفاده شده برای ساخت این نوع از چوب منتشر نشده است، یکی از محققان در مرکز نانوی دانشگاه مریلند در مصاحبه‌ای که در ماه می انجام داده بود، به طور کلی مواد تشکیل دهنده‌ی این چوب را سفید کننده، اپوکسی و البته، چوب عنوان کرده است.

محققان ابتدا چوب را در مایع قلیایی سدیم هیدروکساید فرو می‌برند تا این ماده‌ی شیمیایی، ماده‌ی لیگنین موجود در چوب را از بین ببرد. لیگنین ماده‌ای است که در سلول‌های بیرونی مواد طبیعی قرار دارد و مقاومت آنها را افزایش می‌دهد. برای سفید کردن هر تکه چوب کوچک، حدود ۱۰ دقیقه زمان لازم است و برای سفید شدن یک الوار کوچک، ۲۴ ساعت زمان لازم است. در مرحله‌ی بعدی، این چوب وارد ماده‌ی شفافی می‌شود که آن را تمیز می‌کند. دراین مرحله، چوب بسیار شکننده خواهد شد. اگر چوب برای مدت کافی در ماده‌ی سفیدکننده نماند، رگه‌های لیگنین مانند تصویر زیر در آن باقی خواهند ماند.

پس از مرحله‌ی شفاف‌سازی، چوب مورد نظر وارد اپوکسی چسب مانندی می شود که مقاومت آن را تا حد زیادی بالا می‌برد. این فرآیند، لوله‌های متخلخل سلولز را که وظیفه‌ی انتقال مواد از ریشه به برگ‌ها را بر عهده دارند، به شکننده‌های نور تبدیل می‌کند. این شکست نور باعث می‌شود که ساختمان، صرفنظر از زاویه و شیب تابش نور، نوری یکپارچه و ملایم داشته باشد. بعلاوه، از آنجا که این شیشه از چوب ساخته شده است، انتقال گرمایی کمتری نیز خواهد داشت. در گزارشی که اخیرا منتشر شده نیز تیم تحقیقاتی به این نکته اشاره می‌کند که ماده‌ی تولید شده، عایق بسیار خوبی در برابر انتقال گرما است.

تیم تحقیقاتی امید زیادی دارد که این ماده‌ی جدید به عنوان عنصری اصلی در ساخت وسازها استفاده شود و انقلابی بزرگ در این زمینه ایجاد کند. البته آنها باید قبل از آن طرح خود را گسترش داده و برای استفاده در صنعت بهینه کنند. علاوه بر آن فرآیند تولید باید به گونه‌ای بهینه شود که از مواد شیمیایی خطرناک کمتری در آن استفاده شود. یکی از اعضای این تیم تحقیقاتی به این نکته اشاره می‌کند که استفاده از اپوکسی در فرآیند تولید این چوب، برای محیط زیست مضر است و آنها تلاش می‌کنند تا از موادی قابل بازیافت مانند PVP (polyvinulphenol) به جای آن استفاده کنند.