Создавать прозрачную древесину теперь будут с помощью солнечного света
Прозрачная древесина? Многим это покажется
Как же делают прозрачную древесину традиционными способами? В древесном материале за цвет отвечает лигнин – особое вещество, которое заполняет пространство между целлюлозным каркасом. Следовательно, для получения прозрачной древесины из неё достаточно удалить лигнин; этот процесс называют делигнификацией. В результате получается материал, с которым пока ещё нельзя работать, поскольку он очень хрупкий. Его заливают эпоксидной смолой, после чего прозрачная древесина становится прочной и гибкой.
Другой способ – это пропитывание древесины раствором квантовых точек; после этого она высушивается, спрессовывается и покрывается защитным составом. Так получают прочный материал, обладающий способностью светиться. Данный метод предложили в своё время учёные из Новой Зеландии и Швейцарии.
Однако при всех своих достоинствах делигнификация – процесс достаточно сложный, да ещё и неэкологичный. Между тем защита окружающей среды и использование более безопасных технологий – важные требования для современной хозяйственной деятельности. Поэтому исследователи работают над новыми способами получения прозрачной древесины. Кроме того, делигнификация предполагает погружение образцов в растворитель; из-за этого изготавливать изделия большого размера затруднительно.
Линбин Ху и его коллеги из Университета Мэриленда предложили новый метод обесцвечивания древесного материала, в котором химикатов используется гораздо меньше. Исследователи решили не удалять лигнин полностью, а ограничиться выведением из него хромофоров – компонентов, непосредственно отвечающих за цвет. Оказалось, что сделать это невероятно просто: древесину достаточно обработать перекисью водорода и затем облучить ультрафиолетом (для этого можно использовать лабораторную климатическую камеру с уф-лампой). Полученный материал сохраняет высокую прочность. К этой структуре можно добавить также эпоксидную смолу, что сделает материал по-настоящему качественным.
Для проверки своего метода учёные использовали кусочки бальзового дерева различной толщины (до нескольких нанометров). Их обрабатывали перекисью водорода и облучали ультрафиолетом, пока их цвет не сменялся с коричневого на белый. Потом кусочки нужно было вымачивать в растворе этилового спирта пять часов, а затем их покрывали эпоксидной смолой и высушивали при комнатной температуре. Было установлено также, что процесс можно упростить и ускорить, если выставлять кусочки материала просто на солнце, излучение которого тоже содержит ультрафиолет. Таким способом исследователи получали довольно большие изделия – длиной в один метр. При полном удалении лигнина традиционными способами удавалось получить лишь кусочки размером в несколько сантиметров.
В итоге этих экспериментов удалось получить простую и дешёвую в производстве прозрачную древесину, которая имеет высокую прочность. Этот материал можно широко использовать в дизайне. Однако учёные не останавливаются и продолжают исследовать свойства древесины. Так, швейцарские и немецкие учёные научились производить материал для 3Д-печати из целлюлозы и лигнина. А в Турции местные химики установили, что лигнин защищает древесину от статического электричества.
Лигнин – сложный природный полимер, который содержится в стенках растительных клеток. Он не только придаёт древесине цвет, но и создаёт довольно прочную структуру, которая напоминает железобетон: роль бетона играет сам лигнин, а арматурой служат микрофибриллы целлюлозы. Вот почему растительные клетки значительно прочнее животных, а древесина такая прочная и твёрдая. Больше всего лигнина содержит древесина хвойных деревьев.
