A fost creat lemnul transparent pentru ecrane de telefoane și ferestre

Lemnul transparent pentru ecrane ar putea fi folosit atât pentru smartphone-uri rezistente, cât și pentru corpuri de iluminat.

Lemnul natural a fost o resursă cheie pentru construcții, combustibil și mobilier, apreciat pentru versatilitatea sa, caracterul regenerabil și farmecul său estetic. Cu toate acestea, apar aplicații noi pentru lemn pe măsură ce oamenii de știință concep metode de ajustare a caracteristicilor optice, termice, mecanice și de transport ionic ale materialului prin modificări chimice și fizice ale structurii sale intrinsec poroase și a compoziției chimice.

• Cum au trecut razele cosmice prin atmosfera Pământului acum 41.000 de ani?
• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator

În căutarea acestui obiectiv, cercetătorii au conceput strategii inovatoare pentru modificarea lemnului în ultimii ani, conferindu-i noi capacități, scrie Interesting Engineering.

Ce beneficii aduce lemnul transparent pentru ecrane?

Aceste progrese deschid calea pentru a înlocui materialele convenționale, bazate pe petrol și neregenerabile, în diverse aplicații, inclusiv automobile, stocare de energie, construcții și remedierea mediului. Această schimbare semnifică o deviere de la domeniile tradiționale ale industriei lemnului, cum ar fi construcțiile și hârtia.

Lemnul transparent pentru ecrane are potențialul de a fi folosit în aplicații diverse, de la ecrane ultra-durabile de smartphone la corpuri de iluminat. În plus, ar putea fi utilizat în elemente structurale, cum ar fi ferestre capabile să-și schimbe culorile.

Siegfried Fink a creat lemnul transparent prin îndepărtarea pigmenților din celulele plantelor, un proces pe care l-a detaliat într-o revistă specializată în tehnologia lemnului.

Timp de peste zece ani, lucrarea lui Fink din 1992 a fost sursa definitivă pentru lemnul transparent, până când un alt cercetător de la KTH Royal Institute of Technology (Suedia), Lars Berglund, a dat peste ea, conform Ars Technica.

Concomitent, o altă echipă de cercetători, condusă de specialistul în materiale Liangbing Hu, de la Universitatea din Maryland (SUA), a fost activ implicată în dezvoltarea lemnului transparent prin inginerie directă a lemnului natural.

Din ce este compus lemnul?

Lemnul constă în numeroase canale verticale mici, asemănătoare unui mănunchi strâns de paie ținute la un loc de un adeziv. Aceste celule tubulare servesc la transportul apei și al substanțelor nutritive în interiorul unui copac. Când copacul este recoltat și umiditatea se evaporă, rămân buzunare de aer.

Conform Ars Technica, pentru a produce lemn transparent, oamenii de știință trebuie să modifice sau să elimine mai întâi adezivul, cunoscut sub numele de lignină, care leagă pachetele de celule și conferă culoarea brună pământie trunchiurilor și ramurilor. După decolorare (înlăturarea culorii ligninei), rămâne o structură albă, laptoasă, de celule goale.

Structura rezultată rămâne non-transparentă deoarece pereții celulari refractă lumina diferit față de aerul din buzunarele celulelor, o caracteristică cunoscută sub numele de indice de refracție. Obținerea transparenței implică umplerea acestor buzunare de aer cu un material precum rășina epoxidică, care refractă lumina într-un mod similar cu pereții celulari, făcând lemnul transparent.

Cum a fost creat lemnul transparent pentru ecrane?

Echipele de cercetare au creat lemn transparent, un material de construcție eficient din punct de vedere energetic, colectând lumină. Ei urmează doi pași principali pentru a-l produce: îndepărtarea ligninei, care absoarbe lumina, și umplerea lemnului cu un polimer asemănător rășinei, care se potrivește cu indicele de refracție.

Acest lemn transparent are aproximativ 80% turbiditate optică (o măsură a luminii dispersate), permițând trecerea a peste 85% din lumină. Poate lăsa lumina soarelui să intre fără a provoca orbire, ducând la economii de energie și la o iluminare interioară confortabilă. Turbiditatea înaltă a lemnului transparent asigură o iluminare uniformă în interior.

De asemenea, lemnul transparent pentru ecrane se laudă cu o integritate mecanică puternică (aproximativ 100 MPa), absoarbe eficient energia impactului și este ductil, abordând preocupările legate de siguranță asociate în mod obișnuit materialelor din sticlă.

În plus, lemnul transparent depășește sticla ca izolator, ajutând clădirile să rețină sau să respingă căldura. În lucrarea lor, Hu și echipa sa au utilizat alcool polivinilic (PVA), un polimer găsit frecvent în adezivi și în ambalaje alimentare, pentru a infuza scheletele de lemn. A rezultat un lemn transparent cu o rată de conducție termică de cinci ori mai mică decât cea a sticlei.

Berglund și echipa de la KTH și Georgia Institute of Technology (SUA) au descoperit și o modalitate de a reproduce funcționalitatea ferestrelor inteligente, capabile să treacă între stările transparente și închise pentru a controla vizibilitatea sau a bloca lumina soarelui. Metoda lor a implicat stratificarea unui polimer electrocromic (capabil să-și schimbe culoarea prin intermediul electricității) între straturile de lemn transparent acoperite cu un polimer de electrozi pentru conducerea electricității, conform ARS Technica.

Oamenii de știință își propun acum să îmbunătățească caracterul ecologic al lemnului transparent prin minimizarea utilizării de substanțe chimice nocive și a polimerilor pe bază de fosile în producția sa.

Vă recomandăm să citiți și:

Cel mai mare reactor de fuziune nucleară din lume a fost pus în funcțiune

Gigantul IBM a dezvăluit Quantum System Two, următoarea generație de computere cuantice

Oamenii de știință au creat cea mai realistică mână robotizată de până acum

Au fost construiți roboți biologici din celule umane