Phát minh “gỗ trong suốt” thay thế nhựa hoặc kính

Đăng ngày

Trong kỷ nguyên xây dựng của kính và thép, gỗ dường như mang sắc thái truyền thống. Nhưng hiện nay, các nhà nghiên cứu hé lộ rằng đã chuyển đổi gỗ để sản xuất một vật liệu không chỉ cứng mà còn trong suốt, đồng thời có thể lưu trữ và giải phóng nhiệt.

Các nhà nghiên cứu nói rằng vật liệu này có thể được sử dụng để xây dựng các ngôi nhà tiết kiệm năng lượng và họ hy vọng sẽ phát triển một phiên bản có thể phân hủy sinh học để tăng thêm tín chỉ thân thiện với môi trường như vật liệu thay thế cho nhựa, thủy tinh hoặc thậm chí xi măng.

Gỗ trong suốt trở nên đục hơn (phải) khi nó giải phóng nhiệt được lưu trữ (Ảnh: Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ)

“Chúng tôi đã chuẩn bị một loại vật liệu đa chức năng – có thể truyền ánh sáng rất tốt và cũng có thể lưu trữ nhiệt. Chúng tôi kết hợp hai chức năng này trong một vật liệu”, Céline Montanari thuộc Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Stockholm phát biểu tại buổi họp mặt mùa xuân của Hiệp hội Hóa học Mỹ ở Orlando.

Nhóm nghiên cứu đã sản xuất vật liệu dựa trên công trình trước đó: sử dụng gỗ balsa đã loại bỏ lignin – thành phần mang lại cho gỗ độ cứng và màu sắc. Acrylic, không phân hủy sinh học và không thấm nước, được đưa vào các mô còn lại để lấp đầy các lỗ nhỏ li ti hình thành trong quá trình loại bỏ lignin và các mạch rỗng vận chuyển nước trong cây. Theo Montanari, điều này không chỉ duy trì cấu trúc gỗ mà còn khôi phục độ cứng và cải thiện tính chất quang học. Kết quả cuối cùng là một chất liệu gỗ mờ.

Trong công trình mới nhất, acrylic được trộn với một chất khác thẩm thấu tốt vào gỗ là polyethylen glycol (PEG). Điểm thiết yếu là PEG cũng có một tính năng khác: hấp thụ năng lượng và tan chảy khi được nung nóng nhưng cứng lại và giải phóng năng lượng khi nhiệt độ giảm.

Nhóm nghiên cứu cho biết đặc tính này có nghĩa là vật liệu của họ khi được làm ấm sẽ chuyển từ bán trong suốt thành trong suốt, có thể được sử dụng để xây dựng các tòa nhà tiết kiệm năng lượng hơn, thu năng lượng được từ mặt trời vào ban ngày và sử dụng trong nhà vào ban đêm.

Montanari cho biết “100g vật liệu gỗ trong suốt này với [PEG] bên trong có thể hấp thụ tới 8.000 Jun nhiệt, về cơ bản tương ứng với công suất 1 W [bóng đèn] tạo ra trong hai giờ”, và nói thêm rằng các loại PEG tan chảy ở nhiệt độ khác nhau nên nhóm nghiên cứu có thể điều chỉnh tính chất của gỗ trong suốt tùy theo ứng dụng.

Vật liệu có chứa các chất có thể lưu trữ và giải phóng nhiệt theo cách như vậy không phải là một ý tưởng mới trong ngành xây dựng, vốn có nhiều loại vật liệu được chào hàng là hình thức cách nhiệt mới để giảm tiêu thụ năng lượng. Nhưng nhóm nghiên cứu cho biết cách tiếp cận của họ rất khác vì sử dụng một vật liệu tự nhiên nên cũng làm giảm nhu cầu về vật liệu gốc dầu và phát thải liên quan đến CO2.

Tuy nhiên, Giáo sư vật liệu và xã hội Mark Miodownik thuộc Đại học College London, người không tham gia nghiên cứu, cảnh báo việc thiết kế vật liệu có thể phân hủy sinh học sẽ làm cho gỗ kém bền với môi trường hơn.

“Chúng tôi cần vật liệu xây dựng là các bể chứa carbon và vì vậy chúng cần có đặc tính có thể tái chế và tái sử dụng được chứ không phải là phân hủy sinh học”. Miodownik cũng nói thêm rằng một khả năng cho loại gỗ mới là được thu hồi từ các tòa nhà và sử dụng trong các dự án mới, tương tự theo cách thép được sử dụng trong “xây dựng theo mô đun”.

Cũng theo Miodownik, vật liệu này dường như mới là một giải pháp tìm kiếm cho một vấn đề, tuy nhiên, đây cũng là cách tiếp cận mà nhiều vật liệu đã được phát minh trong quá khứ.