与现代建筑相比，木材似乎更适合居住在小木屋里，但一种经过特殊处理的木材可能会成为未来流行的建筑材料。今天，科学家们报道了一种新型透明木材，它不仅能传输光，还能吸收和释放热量，潜在地节省了能源成本。这种材料可以承受很重的负荷，而且是可生物降解的，为最终在环保住宅和其他建筑中使用打开了大门。研究人员在2019年4月3日春季美国化学学会(ACS)全国会议暨博览会上展示了其研究结果。
博科园：在会上介绍这项研究的博士生塞琳·蒙塔纳里(Celine Montanari)说：早在2016年就展示了透明木材与玻璃相比具有良好的隔热性能，并具有很高的光学透射率，在这项研究工作中，我们试图通过加入一种可以吸收、储存和释放热量的材料来降低建筑能耗。随着世界经济的发展，能源消耗也在迅速增长。这些能源大部分用于照明、取暖和冷却房屋、办公室和其他建筑物。玻璃窗户可以传输光线，帮助照亮和加热房屋，但它们不储存能量，当太阳下山时使用。三年前，瑞典斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的首席研究员Lars Berglund博士及其同事在ACS《生物大分子》期刊上报道了一种光学透明木材。
一种新透明木材在释放储存的热量后变得更加混浊(右)。图片：American Chemical Society
研究人员从巴尔杉木的细胞壁中去除一种叫做木质素的吸收光成分，制成了这种材料。为了减少光散射，在多孔的木质支架中加入丙烯酸。团队可以看到材料的内部，但是如果作为主要的建筑材料，它的朦胧性足以提供隐私。透明木材还具有良好的力学性能，能够承受较大的载荷。在此基础上，蒙塔纳里和伯格伦德在去木质化的木材中添加了一种叫做聚乙二醇(PEG)的聚合物。蒙塔纳里说：选择聚乙二醇是因为它能够储存热量，但也因为它对木材的高亲和力，在斯德哥尔摩，有一艘非常古老的船叫‘瓦萨号’，科学家们用木栓来固定木头，所以我们知道PEG可以深入到木细胞中。
PEG被称为“相变材料”，是一种固体，在80华氏度的温度下融化，在这个过程中储存能量。熔炼温度可以通过使用不同类型的挂钩来调节。蒙塔纳里解释说：在阳光明媚的日子里，这种材料在到达室内空间之前就会吸收热量，室内会比室外凉爽。而在晚上，相反的情况发生了——PEG变成固体，在室内释放热量，这样就可以在室内保持恒定温度。研究小组将聚乙二醇封装在脱木质支架内，以防止聚合物在相变过程中泄漏。还在材料中加入了丙烯酸，以防止潮湿。和早期的版本一样，改良后的木材是透明的，虽然有点朦胧，但很坚固，但还有额外的储热功能。
研究人员指出，与塑料、混凝土和玻璃等其他建筑材料相比，透明木材具有更环保的潜力。除了它的储热能力，透明木材在达到目的后更容易处理。PEG和木材都是基于生物和生物降解，唯一不能生物降解的部分是丙烯酸，但它可以被另一种生物聚合物取代。现在，重点转向扩大生产过程，使其在工业上可行。研究人员估计，透明木材可能在短短5年内用于室内设计的小众应用，研究人员还试图增加这种材料的存储能力，使其更加节能。
博科园-科学科普｜研究/来自: 美国化学学会
参考期刊文献:《
Biomacromolecules
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