透明木質材料發明出來了 透光、吸熱 建築可望更節能

透明木質材料發明出來了 透光、吸熱 建築可望更節能

 

在這個玻璃和鋼結構建築當道的時代,木材可能顯得老派。但現在科學家成功改造木材,生產出一種堅固且透明,還能夠儲存和釋放熱能的材料。

英國衛報報導,研究人員表示,這種材料可用於建造節能住宅,他們希望開發出可生物分解的版本,以增加其環境友善程度,作為塑膠、玻璃甚至水泥的替代品。

圖片來源:American Chemical Society
科學家研發出透明的木質材料,可望取代水泥、塑膠和玻璃等傳統建材。圖片來源:American Chemical Society

透光性、吸熱佳  單一材料結合雙重特性

「這種多功能的材料透光能力很好,也可以吸收熱。我們將這兩項特性放在一種材料中,」斯德哥爾摩KTH皇家理工學院科學家蒙塔納利(Céline Montanari)說。

他即將在奧蘭多美國化學學會(American Chemical Society)春季全國會議上展示他的研究成果。

為了生產這種材料,研究團隊以過去的研究為基礎,將輕木去除木質素。木質素是木材的成分,賦予木材強度和顏色。丙烯酸是一種無法生物分解的防水材料,導入輕木剩餘的組織中,填充了木質素除去後留下的微小孔隙和原本存在水份的空腔。

蒙塔納利說,這不僅有助於維持木材的結構,而且還恢復了它的強度,並改善它的導光性,成為看起來就像磨砂玻璃的木質材料。

看起來就像磨砂玻璃的木質材料,是斯德哥爾摩KTH皇家理工學院的團隊新發現。圖片來源:American Chemical Society

天然材儲熱、吸熱  建築節能減碳更進一步

生產此種材料時,丙烯酸與聚乙二醇混合,聚乙二醇在木材中的滲透性很好。最關鍵的是聚乙二醇的另一個特質——加熱時,它會吸收能量並融化,溫度下降時則變硬,在此過程中釋放能量。

研究團隊表示,這個屬性讓材料加熱時從半透明變成透明,吸收白天的太陽能,使建築物更節能。

「100克這種帶有聚乙二醇的透明木質材料,可以吸收高達8000焦耳的熱能,這相當於1瓦燈泡兩小時內可以產生的熱能,」蒙塔納利說。此外,不同類型的聚乙二醇熔點不同,因此團隊可以根據應用調整透明木材的性能。

能以類似方式儲存和釋放熱能的材料在建築業中並不是新概念,許多不同種類的絕緣材料都可以減少能量消耗。但該團隊表示他們的方法不同,因為它使用的天然材料減少了油基材料的用量,也就減少了二氧化碳排放的需求。

然而,蒙塔納利表示還有很多後續工作,包括在某些應用上要用可生物降解的替代品取代丙烯酸、增加材料的產能,以及建立建築物的電腦模型,以比較透明木材與玻璃的不同。

讓建材成為碳匯  可重複使用是重點

倫敦大學學院材料與社會教授莫迪奧尼克(Mark Miodownik)沒有參與這項研究,但他建議不要將這種材料設計成可生物分解,因為這將使木材的環境永續性降低,而非提高。

「我們要讓建築材料成為碳匯,要可回收和可重複使用,但不需要可生物分解,」莫迪奧尼克說,有一種可能性是從建築物中回收製成這種新型木材並用於新的工程,類似鋼鐵用於「模組化建築」的方式。

莫迪奧尼克認為這種新材料很可能會帶來新的問題,過去有很多類似的材料,都是透過類似的方法產生的。

 

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