Finestre di vetro come queste potrebbero essere sostituite con legno trasparente. Shutterstock / Visions-AD
Il legno è un materiale antico che l'uomo utilizza da milioni di anni per la costruzione di abitazioni, navi e come fonte di combustibile per bruciare. È anche una fonte rinnovabile e un modo per catturare l'anidride carbonica in eccesso dall'atmosfera terrestre. Oggi, il componente principale del legno - la cellulosa - viene prodotto ogni anno a 20 volte il volume dell'acciaio.
Una cosa per cui non useresti il legno è fare finestre. Ci affidiamo invece a vetro e plastica, che sono trasparenti e, una volta temprati, possono dare supporto strutturale. Ma gli edifici perdono molto calore attraverso il vetro e, sebbene la luce possa portare un po 'di calore attraverso il materiale, non è un buon isolante. Questo è il motivo per cui abbiamo bisogno di doppi vetri. Il legno, invece, è altamente isolante ma non è trasparente. Generalmente.
Negli ultimi anni, gli scienziati dei materiali hanno sperimentato come rendere il legno trasparente. Rendere trasparente il legno e mantenere le sue elevate proprietà meccaniche fornirebbe una buona alternativa al vetro da una fonte sostenibile e rinnovabile. Metodi precedenti per farlo erano altamente energivori e utilizzavano sostanze chimiche nocive, ma un nuovo studio ha mostrato un modo per rendere il legno trasparente senza utilizzare enormi quantità di energia nel processo.
Vedere attraverso il legno
La mancanza di trasparenza del legno deriva dalla combinazione dei suoi due componenti principali, cellulosa e lignina. La lignina assorbe la luce e la presenza di cromofori - composti attivati dalla luce - nel materiale fa sembrare il legno marrone. Le fibre del legno, che comprendono principalmente la cellulosa, sono strutture a tubo cavo. L'aria in questi tubi cavi diffonde la luce, riducendo ulteriormente la trasparenza del materiale.
Sono stati coinvolti lavori precedenti per rendere il legno trasparente rimuovere la lignina completamente dalla struttura e sostituendola con un materiale in resina. La rimozione della lignina richiede molte sostanze chimiche dannose per l'ambiente e si riduce anche notevolmente le proprietà meccaniche del materiale. lo rende più debole.
Il nuovo studio, condotto da ricercatori dell'Università del Maryland, dimostra come rendere il legno trasparente utilizzando una semplice sostanza chimica - il perossido di idrogeno - comunemente usato per decolorare i capelli. Questa sostanza chimica modifica i cromofori, cambiando la loro struttura in modo che non agiscano più per assorbire la luce e colorare il legno.
La rimozione di un componente del legno, chiamato lignina, può renderlo trasparente. Shutterstock / Krasula
La sostanza chimica può essere spazzolata sul legno e quindi attivata usando la luce per produrre un materiale bianco brillante - legno biondo se lo desideri. La reazione chimica del legno con l'acqua ossigenata è ben nota. È la base per lo sbiancamento della pasta di legno utilizzata per la fabbricazione della carta, uno dei motivi per cui la carta è di un bianco brillante.
L'altro motivo per cui la carta è bianca è perché i pori oi buchi nella sua struttura diffondono la luce, proprio come le fibre di cellulosa cave nel legno. Riempire queste fibre con resina riduce quella dispersione, permettendo alla luce di passare attraverso il legno e rendendolo trasparente, pur mantenendo le sue proprietà meccaniche originali.
Finestre di legno
Questo è uno sviluppo molto eccitante che utilizza le ben note reazioni chimiche del perossido di idrogeno con la lignina. L'approccio potrebbe essere applicato anche a grandi pezzi di materiale, portando alla produzione di materiali da costruzione trasparenti che offrono un reale potenziale per sostituire il vetro.
Poiché la sostanza chimica viene spazzolata sul legno, potrebbero esserci opportunità di aggiungere effetti decorativi al materiale. Ciò potrebbe rendere i pannelli di materiale popolari per applicazioni interne, offrendo anche un isolamento aggiuntivo.
È necessario lavorare ulteriormente per ottimizzare la reazione con il legno e per incorporarlo in un processo automatizzato industrialmente. Ma un giorno, in futuro, potresti essere seduto in una casa o lavorare in un edificio con finestre in legno.
L'autore
Steve Eichhorn, professore di scienza dei materiali e ingegneria, Università di Bristol
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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