يمكن استبدال النوافذ الزجاجية مثل هذه بالخشب الشفاف. شترستوك / رؤى- م

الخشب مادة قديمة يستخدمها البشر منذ ملايين السنين لبناء المساكن والسفن وكمصدر للوقود للحرق. إنه أيضًا مصدر متجدد وطريقة واحدة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون الزائد من الغلاف الجوي للأرض. اليوم ، يتم إنتاج المكون الرئيسي للخشب - السليلوز - سنويًا في 20 ضعف حجم الفولاذ.

شيء واحد لا يمكنك استخدام الخشب من أجله هو صنع النوافذ. بدلاً من ذلك ، نعتمد على الزجاج والبلاستيك ، اللذين يتسمان بالشفافية ، ويمكنهما توفير الدعم الهيكلي عند تقويتهما. لكن المباني تفقد الكثير من الحرارة من خلال الزجاج ، وبينما يمكن للضوء أن يجلب بعض الحرارة من خلال المواد ، إلا أنه ليس عازلًا جيدًا. هذا هو السبب في أننا بحاجة إلى زجاج مزدوج. من ناحية أخرى ، فإن الخشب عازل للغاية ولكنه غير شفاف. عادة.

في السنوات الأخيرة ، قام علماء المواد بإجراء تجارب لجعل الخشب شفافًا. إن جعل الخشب شفافًا ، والاحتفاظ بخصائصه الميكانيكية العالية ، سيوفر بديلاً جيدًا للزجاج من مصدر مستدام ومتجدد. الطرق السابقة من القيام بذلك كانت كثيفة الاستخدام للطاقة وتستخدم مواد كيميائية ضارة ، ولكن دراسة جديدة طريقة لجعل الخشب شفافًا دون استخدام كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية.

الرؤية من خلال الخشب

يأتي افتقار Wood للشفافية من الجمع بين مكونين رئيسيين ، وهما السليلوز واللجنين. يمتص اللجنين الضوء ، ووجود الكروموفور - المركبات المنشطة بالضوء - في المادة يجعل الخشب يبدو بنيًا. الألياف في الخشب ، والتي تتكون أساسًا من السليلوز ، هي هياكل مجوفة تشبه الأنبوب. يعمل الهواء الموجود في هذه الأنابيب المجوفة على تشتيت الضوء ، مما يقلل بدرجة أكبر من شفافية المادة.

وقد اشتمل العمل السابق على جعل الخشب شفافًا إزالة اللجنين بالكامل من الهيكل واستبداله بمادة راتنجية. تتطلب إزالة اللجنين الكثير من المواد الكيميائية الضارة بالبيئة ، كما أنه يقلل بشكل كبير الخواص الميكانيكية من المواد. يجعلها أضعف.

توضح الدراسة الجديدة ، التي أجراها باحثون في جامعة ميريلاند ، كيفية جعل الخشب شفافًا باستخدام مادة كيميائية بسيطة - بيروكسيد الهيدروجين - تستخدم عادة لتبييض الشعر. تعمل هذه المادة الكيميائية على تعديل الكروموفور ، وتغيير هيكلها بحيث لا تعمل على امتصاص الضوء وتلوين الخشب.

يمكن أن تؤدي إزالة مكون من الخشب ، يسمى اللجنين ، إلى جعله شفافًا. شترستوك / كراسولا

يمكن رش المادة الكيميائية على الخشب ، ثم تنشيطها باستخدام الضوء لإنتاج مادة بيضاء لامعة - الخشب الأشقر إذا أردت. التفاعل الكيميائي للخشب مع بيروكسيد الهيدروجين معروف جيدًا. إنه أساس تبييض لب الخشب المستخدم في صناعة الورق - أحد الأسباب التي تجعل الورق ناصع البياض.

السبب الآخر للورق الأبيض هو أن المسام أو الثقوب الموجودة في هيكلها تبعثر الضوء ، تمامًا مثل ألياف السليلوز المجوفة في الخشب. يؤدي ملء هذه الألياف بالراتنج إلى تقليل هذا التشتت ، مما يسمح للضوء بالمرور عبر الخشب ويجعله شفافًا ، مع الاحتفاظ بخصائصه الميكانيكية الأصلية.

نوافذ خشبية

هذا تطور مثير للغاية يستخدم تفاعلات كيميائية معروفة لبيروكسيد الهيدروجين مع اللجنين. يمكن أيضًا تطبيق هذا النهج على قطع كبيرة من المواد ، مما يؤدي إلى إنتاج مواد بناء شفافة توفر إمكانية حقيقية لاستبدال الزجاج.

نظرًا لفرشاة المادة الكيميائية على الخشب ، فقد تكون هناك فرص لإضافة تأثيرات زخرفية إلى المادة. هذا يمكن أن يجعل الألواح من المواد شائعة للتطبيقات الداخلية ، مع توفير عزل إضافي أيضًا.

هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحسين التفاعل مع الخشب ، ودمجه في عملية صناعية مؤتمتة. ولكن في يوم من الأيام ، في المستقبل ، قد تكون جالسًا في منزل أو تعمل في مبنى به نوافذ خشبية.

عن المؤلف

ستيف أيشورن ، أستاذ علوم وهندسة المواد ، جامعة بريستول

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب ذات صلة:

المستقبل الذي نختاره: النجاة من أزمة المناخ

بقلم كريستيانا فيغيريس وتوم ريفيت كارناك

يقدم المؤلفون ، الذين لعبوا أدوارًا رئيسية في اتفاقية باريس بشأن تغير المناخ ، رؤى واستراتيجيات لمعالجة أزمة المناخ ، بما في ذلك العمل الفردي والجماعي.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد الاحترار

ديفيد والاس ويلز

يستكشف هذا الكتاب العواقب المحتملة للتغير المناخي غير الخاضع للرقابة ، بما في ذلك الانقراض الجماعي ، وندرة الغذاء والماء ، وعدم الاستقرار السياسي.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

وزارة المستقبل: رواية

بواسطة كيم ستانلي روبنسون

تتخيل هذه الرواية عالم المستقبل القريب يتصارع مع تأثيرات تغير المناخ وتقدم رؤية لكيفية تحول المجتمع لمعالجة الأزمة.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

تحت سماء بيضاء: طبيعة المستقبل

من اليزابيث كولبرت

يستكشف المؤلف تأثير الإنسان على العالم الطبيعي ، بما في ذلك تغير المناخ ، وإمكانية الحلول التكنولوجية لمواجهة التحديات البيئية.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي

حرره بول هوكين

يقدم هذا الكتاب خطة شاملة لمعالجة تغير المناخ ، بما في ذلك الحلول من مجموعة من القطاعات مثل الطاقة والزراعة والنقل.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب