納米木材(Nanowood):一種全新的隔熱材料

馬裡蘭大學的工程師們已經打造瞭一種全新的隔熱材料,與泡沫塑料或氣凝膠相比,其效果至少可以達到 10℃、強度是泡沫塑料的 30 倍以上、對環境也更加友好。研究人員稱之為“納米木材”(Nanowood),它是從普通木材上切割而來(實驗初期選擇的是美國本土的椴木),然後去除所有的木質素(木材呈現棕/黃色和硬度的主因)。

“納米木材”在常規環境條件下隔絕瞭一年(前)後的樣子當木材的顏色從黃色徹底“漂白”成瞭白色,就說明木質素已經被完全去除瞭。實際上,這一過程和造紙很是類似。木頭被切割後,可以留意它的紋理。

加氫氧化鈉和亞硫酸鈉水煮,然後用雙氧水(過氧化氫)處理,以去除木質素和大部分的半纖維素。接著冷凍幹燥、以保持木材的結構,而不是如你所想的那樣拿去造紙。

納米木材可加工成“卷”、“紙”、“塊”等形式

將木質素從木塊中抽出後,剩下的就是一種重量極輕、白色的纖維素,即木材原本的支架結構。與傢用隔熱常用的聚乙烯、或矽類材料相比,其隔熱效果要高出好幾個層級。

與此同時,其管狀形狀,也賦予瞭各向異性(anisotropic properties)。熱量可以自由地在纖維線上穿梭,但在另一個方向上,就沒有那麼容易瞭。

微觀結構圖 – 熱量輕松通過隧道管疏散,而不是穿越過去,產生強烈的各向異性。

設計師們可以利用這項特性,將熱量傳遞到他們認為合適的地方,並在其它地方阻擋住 —— 改變納米纖維的方向即可。

此外天然纖維素的纖維還具有低應變性。在單向崩潰測試中,其強度實測為發泡材料(聚苯乙烯)的 30 倍以上。此外由於整體顯現白色,其反射太陽光的效果也很出眾。

納米木材(Nanowood):一種全新的隔熱材料

這項研究由博士後學生 Tian Li 和助理教授 Liangbing Hu 帶領,他們認為這是一種很吸引人的材料,但在其走入千傢萬戶之前,仍有許多工作要完善,比如防火處理。

畢竟由於木材的高度易燃特性,想要在建築行業使用,就必須符合防火要求。但在另一方面,納米木材擁有可生物降解的環保特性,以及方便地加工成紙片、木塊、或卷曲等形式。

納米木材(Nanowood):一種全新的隔熱材料

最後,阻擋這項技術大規模商用的關鍵,就是“幹燥、漂白”木材的成本。如果成本居高不下,那麼短時間內也是無法投入實際運用的。

有關這項研究的詳情,已經發表在 3 月 9 日出版的《科學進展》(Science Advances)期刊上。

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