強度超玻璃！瑞典皇家理工學院成功研發出透明木材！

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瑞典皇家理工學院 (KTH Royal Institute of Technology) 的研究人員研發出一種木質材料，該材料不僅光學透明，強度甚至超過玻璃，為窗戶、太陽能電池板和節能建筑開辟了新的可能性。

這項創新源于一種化學去除木質素（一種賦予木材棕色并阻擋大部分光線的天然聚合物）的工藝，然后用丙烯酸或環氧樹脂等透明聚合物取而代之。最終得到的木質貼面既能透光，又能保持結構完整性。

在 KTH 最初的實驗中，薄貼面（厚度約 1 毫米）的透明度高達 85%。注入丙烯酸后，這些貼面變得非常白，并且足夠清晰，可以有效地透光。

將透明木材與傳統材料進行比較的測試結果令人矚目。透明木材的抗斷裂性能比有機玻璃等塑料高出約三倍，并且比玻璃堅韌約十倍。去除木質素并滲透聚合物后，木材的內部纖維結構保持完整，具有非凡的韌性。

除了機械強度之外，這種材料還比玻璃具有隔熱優勢。透明木材可以漫射光線，減少眩光，同時提供隔熱效果。一些用聚乙烯醇 (PVA) 等聚合物處理過的木材，其導熱系數比玻璃低五倍。

較厚的飾面（厚度約為 3.7 毫米）會產生霧氣，雖然會將透明度降低至約 40%，但有助于營造更柔和的環境照明并提高溫度穩定性。

進一步的創新包括集成相變材料，即在木結構內部改變狀態時儲存或釋放熱量的物質。這種方法可以實現溫度調節：在高溫時吸收熱量，在低溫時釋放熱量。

在其他實驗中，KTH 及其合作者利用透明木材設計了“智能窗戶”的原型。他們將一種電致變色聚合物（一種在通電后會變色的聚合物）夾在透明木材層之間，從而創造出一種在通電后會從透明變為有色（甚至洋紅色）的面板。

與石油基材料不同，透明木材源自豐富的可再生資源。木材可生物降解，密度低，與合成材料相比，碳足跡更低。

盡管透明木材前景廣闊，但其應用前景廣闊，目前主要仍處于實驗室或原型階段。要以經濟的方式擴大生產規模，需要制造技術的進步。KTH 團隊正在進一步提高透明度，試驗不同類型的木材，并開發類似膠合板的復合材料。

目前正在進行的研究重點包括：

光學透明度：減少霧度，尤其是在較厚的面板中。

機械一致性：確保較大面板的強度均勻。

環保聚合物：尋找生物基或更少依賴石油的滲透材料。

熱電特性：增強隔熱、溫度調節和太陽能發電功能。

透明木材擁有廣泛的潛力

節能窗戶和外墻，既能照亮室內，又能提高隔熱效果。

結構玻璃——承重面板，不會像傳統玻璃那樣破碎。

具有半透明特性的太陽能電池板適合集成到建筑物表面。

智能木質表面——通過電或熱調制來調節不透明度、顏色或溫度的面板。

隨著工業規模的推進，透明木材可能很快就會從研究實驗室走向主流建筑，重塑建筑物利用光線、管理熱量和利用材料的方式。