Διαφανές μπαμπού: Aδιάβροχη εναλλακτική λύση στο γυαλί
Το γυαλί μπορεί σύντομα να έχει ανταγωνισμό από έναν απίθανο αντίπαλο - το μπαμπού. Επιστήμονες στην Κίνα μετέτρεψαν το κανονικό μπαμπού σε ένα διαφανές υλικό που είναι επίσης ανθεκτικό στη φωτιά και το νερό και καταστέλλει τον καπνό.
Το γυαλί πυριτίου, που κατασκευάζεται από άμμο, εξακολουθεί να είναι το κατάλληλο οικοδομικό υλικό όταν χρειάζεστε κάτι διαφανές αλλά ανθεκτικό, όπως τα παράθυρα. Αλλά δεν είναι ιδιαίτερα βιώσιμο και μπορεί να είναι βαρύ και εύθραυστο.
Το διαφανές ξύλο έχει εισβάλει εδώ και μερικά χρόνια στα χωράφια του γυαλιού. Οι επιστήμονες αφαιρούν χημικά τη λιγνίνη από τις ίνες του ξύλου και στη συνέχεια επεξεργάζονται το εναπομείναν υλικό με πλεξιγκλάς ή εποξειδικό υλικό. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που είναι διαφανές, ανανεώσιμο, και τόσο ισχυρό όσο ή και ισχυρότερο από το γυαλί, ενώ είναι ελαφρύτερο και καλύτερο θερμομονωτικό.
Ωστόσο, υπάρχουν ακόμα μερικά προβλήματα με τη χρήση του ξύλου. Είναι πολύ πιο εύφλεκτο από το γυαλί, και έχει ήδη μεγάλη ζήτηση, με τα αποθέματα να αργούν να αναπληρωθούν. Έτσι, για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές του Central South University of Forestry and Technology (CSUFT) στην Κίνα στράφηκαν αντ' αυτού στο μπαμπού.
«Το μπαμπού, που συχνά αναφέρεται ως «το δεύτερο δάσος», διαθέτει γρήγορο ρυθμό ανάπτυξης και αναγέννησης, επιτρέποντάς του να φτάσει στην ωριμότητα και να χρησιμοποιηθεί ως οικοδομικό υλικό μέσα σε τέσσερα έως επτά χρόνια από την ανάπτυξή του», δήλωσε ο Caichao Wan, αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. «Με παραγωγή τέσσερις φορές υψηλότερη από το ξύλο ανά στρέμμα, το μπαμπού αναγνωρίζεται για την εξαιρετική αποτελεσματικότητά του».
Η εσωτερική δομή και η χημική σύνθεση του μπαμπού μοιάζει πολύ με το ξύλο, οπότε η ομάδα χρησιμοποίησε την ίδια μέθοδο για να το μετατρέψει σε διαφανές. Αφού αφαιρεθεί η λιγνίνη, το μπαμπού εμποτίζεται με ένα ανόργανο υγρό πυριτικό νάτριο, το οποίο αλλάζει τη διάθλαση του φωτός των ινών για να γίνει διαφανές. Στη συνέχεια, γίνεται επεξεργασία για να γίνει το υλικό υδρόφοβο, δηλαδή να απωθεί το νερό.
Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια δομή τριών στρωμάτων - σιλάνιο στην κορυφή, διοξείδιο του πυριτίου στη μέση και πυριτικό νάτριο στο κάτω μέρος. Το μπαμπού είναι διαφανές, με διαπερατότητα φωτός 71,6%, επιβραδυντικό φλόγας, υδατοαπωθητικό και εμποδίζει τον καπνό και το μονοξείδιο του άνθρακα. Μηχανικά, διαθέτει μέτρο κάμψης 7,6 GPa και μέτρο εφελκυσμού 6,7 GPa.
Αυτό το διαφανές μπαμπού όχι μόνο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως οικοδομικό υλικό, αλλά όταν χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη, λειτούργησε ως στρώμα διαχείρισης του φωτός. Αυτό αύξησε την απόδοση μετατροπής ισχύος των κυψελών κατά 15,29%.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Research.
Πηγή: https://newatlas.com/materials/transparent-bamboo-fireproof-waterproof/
Photo: didigon/pixabay
Το γυαλί πυριτίου, που κατασκευάζεται από άμμο, εξακολουθεί να είναι το κατάλληλο οικοδομικό υλικό όταν χρειάζεστε κάτι διαφανές αλλά ανθεκτικό, όπως τα παράθυρα. Αλλά δεν είναι ιδιαίτερα βιώσιμο και μπορεί να είναι βαρύ και εύθραυστο.
Το διαφανές ξύλο έχει εισβάλει εδώ και μερικά χρόνια στα χωράφια του γυαλιού. Οι επιστήμονες αφαιρούν χημικά τη λιγνίνη από τις ίνες του ξύλου και στη συνέχεια επεξεργάζονται το εναπομείναν υλικό με πλεξιγκλάς ή εποξειδικό υλικό. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που είναι διαφανές, ανανεώσιμο, και τόσο ισχυρό όσο ή και ισχυρότερο από το γυαλί, ενώ είναι ελαφρύτερο και καλύτερο θερμομονωτικό.
Ωστόσο, υπάρχουν ακόμα μερικά προβλήματα με τη χρήση του ξύλου. Είναι πολύ πιο εύφλεκτο από το γυαλί, και έχει ήδη μεγάλη ζήτηση, με τα αποθέματα να αργούν να αναπληρωθούν. Έτσι, για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές του Central South University of Forestry and Technology (CSUFT) στην Κίνα στράφηκαν αντ' αυτού στο μπαμπού.
«Το μπαμπού, που συχνά αναφέρεται ως «το δεύτερο δάσος», διαθέτει γρήγορο ρυθμό ανάπτυξης και αναγέννησης, επιτρέποντάς του να φτάσει στην ωριμότητα και να χρησιμοποιηθεί ως οικοδομικό υλικό μέσα σε τέσσερα έως επτά χρόνια από την ανάπτυξή του», δήλωσε ο Caichao Wan, αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. «Με παραγωγή τέσσερις φορές υψηλότερη από το ξύλο ανά στρέμμα, το μπαμπού αναγνωρίζεται για την εξαιρετική αποτελεσματικότητά του».
Η εσωτερική δομή και η χημική σύνθεση του μπαμπού μοιάζει πολύ με το ξύλο, οπότε η ομάδα χρησιμοποίησε την ίδια μέθοδο για να το μετατρέψει σε διαφανές. Αφού αφαιρεθεί η λιγνίνη, το μπαμπού εμποτίζεται με ένα ανόργανο υγρό πυριτικό νάτριο, το οποίο αλλάζει τη διάθλαση του φωτός των ινών για να γίνει διαφανές. Στη συνέχεια, γίνεται επεξεργασία για να γίνει το υλικό υδρόφοβο, δηλαδή να απωθεί το νερό.
Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια δομή τριών στρωμάτων - σιλάνιο στην κορυφή, διοξείδιο του πυριτίου στη μέση και πυριτικό νάτριο στο κάτω μέρος. Το μπαμπού είναι διαφανές, με διαπερατότητα φωτός 71,6%, επιβραδυντικό φλόγας, υδατοαπωθητικό και εμποδίζει τον καπνό και το μονοξείδιο του άνθρακα. Μηχανικά, διαθέτει μέτρο κάμψης 7,6 GPa και μέτρο εφελκυσμού 6,7 GPa.
Αυτό το διαφανές μπαμπού όχι μόνο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως οικοδομικό υλικό, αλλά όταν χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη, λειτούργησε ως στρώμα διαχείρισης του φωτός. Αυτό αύξησε την απόδοση μετατροπής ισχύος των κυψελών κατά 15,29%.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Research.
Πηγή: https://newatlas.com/materials/transparent-bamboo-fireproof-waterproof/
Photo: didigon/pixabay
