Есть ли стеклянное дерево

Экологичное стекло: прозрачная древесина как стройматериал будущего

Казалось бы, что необычного может быть в обычном коттедже, сложенном из досок, балок или даже CLT-панелей? А то, что вместо привычного стеклопакета здесь используется всё та же древесина, только прозрачная, как настоящее стекло.

Когда-то это показалось бы простой выдумкой, однако в XXI веке, столетии продвинутых технологий и экологичных стройматериалов, и дома из прозрачного, как родниковая вода, дерева вполне могут стать реальностью.

Здания из натуральных и экологически безопасных строительных материалов в последние годы набирают популярность во всём мире. Например, с 2022 года во Франции общественные сооружения будут строить как минимум на 50% из древесины.

В 2013 году во Франции был построен современный учебный комплекс «Пастер», который включил в себя сразу 3 детских сада и 2 общеобразовательные школы. Общая площадь деревянной школы для детей всех возрастов составила 9500 квадратных метров.

Не секрет, что в Финляндии существуют целые жилые кварталы, целиком построенные из древесины. Не удивить жителей этой страны и социальными объектами из экологичных стройматериалов: в 2020 году в стране была построена одна из самых крупных в Европе деревянных школ площадью 11 000 квадратных метров.

Не обошла волна интереса к деревянному зодчеству и Россию. Не даром в нашей стране деревянный дом считается символом уюта и семейного тепла. В течение нескольких последних лет в России был создан ряд общественных сооружений из древесины, среди которых были как объекты спортивного и туристического назначения, так и амбулаторного. Отдельно стоит упомянуть пока ещё не воплощённый, но очень интересный проект компании Holz House по строительству деревянной школы в Кировской области.

Высокий интерес к дереву как к современному строительному материалу во всём мире подвигнул учёных к исследованию новых способов его применения. Одним из таких способов и является прозрачная древесина, ставшая настоящим открытием для архитектурных бюро и строительных компаний.

Проливаем свет на правду: откуда взялась прозрачная древесина?

Руки к разработке экологичного и безопасного строительного материала приложили сразу две команды исследователей — из Мэрилендского университета (США) и из Швеции. Интересно то, что учёные почти одновременно смогли «обесцветить» материал и довести его практически до прозрачности: результатами своих экспериментов они поделились в 2019 году на выставке Американского химического общества. Впервые появление прозрачной древесины осветил журнал ACS Biomacromolecules.

Доктор Ларс Берглунд, исследователь из Швеции, рассказал, что для получения прозрачного материала из древесины сначала был извлечён лигнин — данный компонент поглощал свет. На его место учёные поместили акрил, однако он лишь уменьшил рассеивание света, а не прекратил его полностью. Объясняется это тем, что акрил — вещество достаточно плотное и непрозрачное.

Для справки: попытки создания аналогичного материала предпринимались и раньше, однако используемые методы едва ли можно назвать экологически безопасными. Так, для извлечения лигнина исследователи использовали опасные химические вещества. Дорогостоящий процесс требовал применения высоких температур и большого количества времени. Конечный продукт получался хрупким и не годился для использования в строительных целях.

Однако начало череде экспериментов было положено: в ходе новых исследований в поры древесины вместо извлечённого лигнина учёные поместили полиэтиленгликоль, известный также как полимер ПЭГ. Он глубоко внедряется в пористый материал и обладает свойством сохранения энергии при нагреве. Такая прозрачная древесина днём поглощает тепло, а ночью его возвращает, что позволяет поддерживать комфортный температурный режим в здании, построенном с использованием данного стройматериала.

Чтобы полиэтиленгликоль оставался внутри древесных пор, создатели инновационной древесины внедрили его в виде специальных капсул. Не обошлось и без добавления всё того же акрила, из-за чего конечный продукт нельзя охарактеризовать как стопроцентно прозрачный, но прогресс не стоит на месте. Вполне вероятно, что совсем скоро на рынке экологичных строительных материалов появится кристаллически-прозрачная натуральная древесина.

В целом процесс изготовления прозрачной древесины не выглядит особенно сложным. На первом этапе происходит «вымывание» лигнина. Для этого древесные бруски «проваривают» в специальном «бульоне», состоящем их гидроксида натрия, воды и прочих химических веществ на протяжении пары часов. Второй этап — насыщение материала полиэтиленгликолем, акрилом и другими необходимыми компонентами. После этого бруски обрабатывают эпоксидной смолой в целях повышения их прочности.

В настоящее время размеры брусков строго ограничены: 12,5*12,5 см и толщина около 1 см. Однако в будущем разработчики надеются получить более крупные плиты, что позволит расширить сферу применения изделий.

Прозрачная древесина как инновационный стройматериал

Дерево достаточно давно снискало себе славу наиболее экологичного строительного материала на рынке. Прозрачная древесина, хоть в её составе и присутствуют некоторые химические вещества, также считается безопасной: все её компоненты биоразлагаемы в отличие от бетона или злополучного пластика, который, как известно, наносит окружающей среде много вреда.

Одно из последних интересных открытий, связанных с прозрачной древесиной заключается в обнаружении необычных свойств апельсиновой кожуры, которая, как выяснили исследователи Королевского технологического Института, может сделать инновационный стройматериал полностью возобновляемым.

Кожура цитрусовых перерабатывается таким образом, чтобы в процессе из неё был получен экстракт, необходимый для создания специального полимера, восстанавливающего прочность древесины и пропускную способность света. Разработка обеспечивает оптическое пропускание 90% света при толщине материала в 1,2 мм.

Ещё одно важное свойство прозрачной древесины заключается в её влагостойкости — благодаря имеющемуся в составе материала акрилу, он не подвержен воздействию влаги. К слову, и механические нагрузки такое дерево выдерживает куда лучше, чем стекло или пластик.

А ещё инновационный стройматериал характеризуется высоким коэффициентом пропускания света и неплохими теплоизолирующими свойствами, что положительно сказывается на обеспечении комнаты естественным освещением, энергопотреблении и кошельке условного владельца современного экологичного дома.

Учёные считают, что прозрачная древесина имеет все шансы вскоре покорить рынок строительных материалов и существенно изменить используемые технологии строительства. По оценкам экспертов, разработка может войти в массовое производство примерно через 5 лет, что сделает возможным её использование не только в области строительства, но также и в изготовлении мебели, предметов интерьера, окон и т. д.

К слову, исследователи из Поднебесной тоже не обошли новинку вниманием: они уже рассматривают возможность применения плит из прозрачной древесины для строительства теплиц.

Источник

Что за аналог стекла — «прозрачное дерево»? Как его делают? Где применяют?

Что за аналог стекла — «прозрачное дерево»? Как его делают? Где применяют?

Совсем недавно коллектив учёных из американского Министерства сельского хозяйства разработал особый материал, который пока называют «прозрачная древесина», так как официальное название данному материалу ещё не выбрано. Изобретение очень похоже на обычное стекло, но сделано оно на основе натуральной древесины бальзы. Вот характеристики «прозрачного дерева»: прочность, прозрачность и теплопроводность. С такими характеристиками изобретение ждёт большой успех!

Чем же «деревянное стекло» лучше обычного? А вот чем:

Во-первых, обычное стекло имеет низкую эффективность как утеплителя.

Во-вторых, при производстве стекла в атмосферу выбрасывается огромное количество углерода.

А вот окна из «прозрачной древесины» не только в пять раз эффективнее по термическим свойствам, но и гораздо экологичнее стеклянных изделий. Вот так вот!

Как же производят это чудо-стекло? А вот как:

Сначала бальза проходит процесс окисления в специальных ваннах. Затем её пропитывают синтетическим полимерным составом. И в результате уже получается прозрачный материал, который по свойствам напоминает пластик. Но, естественно, он намного прочнее, не разбивается на фрагменты, как стекло, а гнётся и расщепляется. Применять такое изобретение можно где угодно. Я бы с удовольствием поставила его в свои окна.

Источник

Прозрачное дерево — новый строительный материал. Он заменит стекло

Действительно, это не шутка и не фантастика. Американский исследователь лаборатории лесных продуктов Джуньюн Чжу вместе с коллегами из Университетов Мэриленда и Колорадо сумели создать невероятный материал. Какое-то конкретное имя ему пока не дали и называют просто — прозрачное дерево (transparent wood). Они уверены, что за ним будущее. Дело в том, что практически по всем параметрам их разработка превосходит привычное нам стекло, которое используется в колоссальных количествах в строительстве, особенно сейчас.

Почему прозрачная древесина — это инновационный материал?

Если посмотреть на статистику распределения теплопотерь в доме, то на окна приходится от 10 до 25%. Примерно столько же — на крышу и стены, но там и площади намного больше, при этом их можно утеплить. Современные стеклопакеты отличаются максимально возможной энергоэффективностью, то есть физически улучшить окна, используя только стекло, можно считать, невозможно.

Прозрачная древесина — это не единственная замена стекла. Есть еще акрил (он же оргстекло), двухслойный поликарбонат/пропилен, поливинилхлорид. Однако используются они далеко не везде ввиду отсутствия необходимых показателей прозрачности, экологичности и токсичности. Поэтому древесное стекло вызвало небывалый интерес у общественности. Этот материал в разы экологичнее, энергоэффективнее, прочнее, а также существенно легче стекла. Минусы тоже есть — пока прозрачная древесина примерно на 15-20% уступает стеклу в прозрачности, а также дороже в производстве.

Как изготавливается материал и его преимущества в цифрах (относительно стекла)

Прозрачную древесину получают из бальзового дерева, которое имеет самую низкую плотность волокон. Его обрабатывают при комнатной температуре в специальной окислительной ванне, что позволяет добиться полного обесцвечивания. После материал пропитывают синтетическим полимером — поливиниловым спиртом (ПВС). Это экологически чистый полимер, широко применяемый в бытовой химии, пищевой промышленности, медицине и т.д. На выходе получается практически прозрачный продукт, готовый к применению в строительной отрасли.

Натуральная целлюлоза в связке с энергопоглощающим полимерным наполнителем позволяют прозрачной древесине быть намного легче и в 3 раза прочнее обычного стекла на разрыв. Натурные испытания материала показали, что оно обладает в 5 раз меньшими энергопотерями.

Может возникнуть вопрос насчет целесообразности применения древесного стекла, ведь для его изготовления нужно вырубать деревья. На деле все не так страшно — Бальза (или Бальса) является быстрорастущим растением. Зрелого возраста оно достигает всего за 5 лет!

И все же, действительно ли за прозрачной древесиной будущее?

Перспективы материала туманны, но только потому, что его еще не успели довести до идеала. Пока трудно оценить, насколько коммерчески выгодным окажется его применение. В целом да, это строительный материал будущего, как по причине его улучшенных по сравнению со стеклом характеристик, так и ввиду большей экологичности. Последнее сейчас особенно актуально в связи с глобальным потеплением. Производство прозрачной древесины не только оставляет существенно меньший углеродный след, но и за счет высокой энергоэффективности позволяет снизить расход ресурсов на отопление. Меньше сожженных дров, газа, угля или истраченного электричества.

Экономически материал не менее выгоден — технически он совместим с существующим промышленным оборудованием, а изготавливается из быстро возобновляемого, экологически чистого ресурса.

Это тоже интересно:

Источник