Дома будущего будут строить из прозрачной древесины

Древесина может показаться более подходящим для уютного домика, нежели для современной архитектуры, однако специально обработанный тип древесины может стать модным строительным материалом завтрашнего дня. Ученые сообщают о создании нового типа прозрачной древесины, которая не только пропускает свет, но и поглощает и испускает тепло, что в теории может сократить расходы на электроэнергию. Этот материал может выдерживать большие нагрузки и разлагается со временем — важные свойства в современном мире.

Прозрачная древесина: материал будущего?

«Еще в 2016 году мы показали, что прозрачная древесина обладает отличными теплоизоляционными свойствами по сравнению со стеклом, а также высоким коэффициентом пропускания света», говорит Селин Монтанари, которая представила свою разработку. «В этой работе мы попытались снизить энергопотребление здания, внедрив материал, который может поглощать, хранить и выделять тепло».

По мере развития экономики во всем мире, потребление энергии постоянно растет. Большая часть этой энергии используется для освещения, обогрева и охлаждения домов, офисов и других зданий. Стеклянные окна могут пропускать свет, способствуя освещению и обогреву домов, но они не накапливают энергию, которую можно использовать после захода солнца.

Три года назад ведущий исследователь Ларс Берглюнд из Королевского технологического института в Стокгольме, Швеция, сообщили о создании оптически прозрачной древесины в журнале Biomacromolecules. Ученые сделали этот материал, удалив светопоглощающий компонент — лигнин — из клеточных стенок бальзового дерева. Чтобы уменьшить рассеивание света, они включили акрил в пористую древесную структуру. Команда могла видеть через этот материал, однако он был достаточно мутным, чтобы обеспечивать сохранение конфиденциальности при строительстве крупных объектов. Прозрачное дерево также обладает приятными механическими свойствами, которые позволяют ему выдерживать большие нагрузки.

Опираясь на эту работу, Монтанари и Берглюнд добавили полимер под названием полиэтиленгликоль (ПЭГ) в делигнифицированную древесину. Они выбрали ПЭГ из-за его способости аккумулировать тепло, а также из-за схожих с древесиной свойств. В Стокгольме есть очень старый корабль под названием «Ваза», и ранее ученые использовали ПЭГ для стабилизации древесины корабля — ПЭГ может проникать очень глубоко в клетки дерева.

ПЭГ считается материалом с фазовым переходом, будучи твердым в обычном состоянии, он начинает плавиться при температуре 26 градусов, высвобождая энергию в процессе этого. Температуру плавления можно подстраивать, используя различные типы ПЭГ. «В солнечный день материал будет поглощать тепло до того, как оно проникнет внутрь, и внутри будет прохладнее, чем снаружи. Ночью будет происходить обратное: ПЭГ будет затвердевать и выпускать тепло в помещении, так что температура будет поддерживаться постоянно».

Группа заключила ПЭГ в делигнифицированном деревянном каркасе, что предотвратило утечку полимера во время фазового перехода. Они также добавили в материал акрил, чтобы защитить его от влаги. Как и прежде, модифицированная древесина была прозрачной, но слегка мутной, и прочной, а также могла накапливать тепло.

Ученые отмечают, что прозрачная древесина обладает потенциалом стать более экологически приемлемой, чем другие строительные материалы, такие как пластик, бетон и стекло. В дополнение к своим способностям хранить тепло, прозрачная древесина может быть легче утилизирована после того, как выполнит свою задачу. ПЭГ и древесина оба разлагаются со временем. Единственная часть, которая не биоразлагаемая — это акрил, но и его можно заменить другим полимером на биологической основе.