華人科學家造出了透明木頭

木漿能造紙，精巧的技藝甚至能讓紙張薄如蟬翼，但是，最近的一項研究找到了直接讓木頭變透明的方法，而且，領(lǐng)導該研究團隊的，是美國馬里蘭大學的一名華人科學家。

在5月4日出版的《先進材料》期刊上發(fā)表的一篇題為《高各向異性，高透明度木質(zhì)復合材料(Highly Anisotropic, Highly Transparent Wood Composites)》的論文指出，通過一系列簡單的方法就能夠把木頭中的色素分離出來，經(jīng)過處理的木板，透光率竟然高達90%。

“我們還在繼續(xù)優(yōu)化透明的制造工藝，離生活應該不會太遠。現(xiàn)在在想辦法把木頭做大。”該研究團隊的帶頭人，來自美國馬里蘭大學能源研究中心的助理教授胡良兵。

把木頭變透明總共分幾步

這項研究的重要意義在于，處理后變得透明的木材本質(zhì)上仍然是木頭，但是絕緣度和硬度遠超過玻璃，相比塑料又更容易降解，還具有一些常用透明材料不具備的獨特光學特性。

上述論文的核心，介紹了把木頭變成窗玻璃般透明的幾個步驟。

首先，研究人員把一段木頭放進處于沸騰狀態(tài)的含有水、氫氧化鈉和其他化學物質(zhì)的化學劑中浸泡兩個小時，這個過程可以將木質(zhì)素從木頭的細胞壁中溶出。木質(zhì)素是非常復雜的天然聚合物，在木質(zhì)組織中起抗壓作用，通過形成交織網(wǎng)來硬化細胞壁。

而且，木質(zhì)素的另一個重要的化學性質(zhì)就是顯色反應，通過內(nèi)含的特殊基團使木材產(chǎn)生顏色。換句話說，該物質(zhì)一旦脫離木材，木材立刻轉(zhuǎn)而變白。

隨后，研究人員把已褪成白色的木材浸入環(huán)氧樹脂中，這個步驟既強化了木材的硬度，又立刻令木材變得透明。其中的原理跟木材本身的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與環(huán)氧樹脂的特性有關(guān)。因為，即便顏色褪去，木材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍保持不變，最主要的是，通過浸泡，木材里用于輸送養(yǎng)分的細小導管可以把環(huán)氧樹脂充分吸收進去，便能使光線從其中通過，利用環(huán)氧樹脂接近光學玻璃的折射率造成透明的效果。

比起玻璃，這種透明木材在受到一般程度的擠壓時不會碎裂。但是，這種新材料離實際運用還有很長一段路要走。目前，研究人員最多只能處理1厘米厚的小木塊。

期待該技術(shù)用于中國

從材料行業(yè)業(yè)內(nèi)人士處了解到，一個新材料從研發(fā)初期到最終投入商用，一般要經(jīng)過可行性調(diào)查、設計與研發(fā)、工藝驗證、生產(chǎn)驗證、產(chǎn)品投放這幾個階段。而且每個階段中都會有技術(shù)評審，以確認技術(shù)路線是否可行。兩個階段中間還會有管理評審，決定是否要返回上一階段或進入下一階段，或者直接取消項目。材料研發(fā)要求一次到位，符合所有性能指標，一個環(huán)節(jié)不行，將會全盤皆輸。

胡良兵表示，透明木頭這項技術(shù)，“建筑、汽車、日用品都有可能(運用)”。

此前，胡良兵在接受新華社采訪時表示：“透明木頭是一種新的材料，集美觀和實用于一體，因此其應用前景比較看好。”而且，由于工藝沒有用到昂貴的試劑和儀器，這項研究的成本并不高，隨著技術(shù)的成熟，未來還會進一步降低。

論文第一作者，來自中國南京大學的訪問學者祝名偉舉例稱，透明木頭可以做桌子和書架等家具，也可以開發(fā)成透光、結(jié)實又防水的建筑材料，還可以成為藝術(shù)家的創(chuàng)作原料。

對于是否考慮將這項技術(shù)與中國的科研團隊或者中國企業(yè)合作研究和開發(fā)，最終在中國實踐這項技術(shù)，胡良兵向《第一財經(jīng)日報》記者表示：“這是肯定的，我們期待和中國的合作。”

胡良兵教授目前帶領(lǐng)著一個名為“The Bing”的科研團隊，專注于以納米材料為基礎的能源器件和柔性電子器件的技術(shù)和基礎科學。目前的項目包括高性能、低成本的可擴展能源器件(包括柔性和可穿戴存儲設備)，納米功能紙等。據(jù)媒體報道，2011年，胡良兵曾參與透明電池項目，成功開發(fā)出外形如“透明紗窗”的透明鋰離子電池。

    編輯：201602