Szkło kwarcowe jest chętnie wybieranym materiałem budowlanym, gdy potrzebujemy czegoś przezroczystego, a jednocześnie twardego, np. do okien. Jego wszechstronność znajduje odzwierciedlenie w światowej produkcji, która osiągnie ok. 130 mln ton w 2020 r. Z kolei przezroczyste drewno już od kilku lat próbuje zaistnieć w sektorze budowlanym. Naukowcy chemicznie usuwają ligninę z włókien drzewnych, a następnie traktują pozostały materiał pleksiglasem lub żywicą epoksydową. Efektem końcowym jest materiał przezroczysty, odnawialny i mocniejszy niż szkło.
Czytaj też: Lepszy niż drzewa. Nowy materiał pochłania węgiel jak szalony
Jednak nadal istnieje kilka problemów związanych z wykorzystaniem drewna – jest znacznie bardziej łatwopalne niż szkło i już cieszy się dużym popytem, a uzupełnianie zapasów zajmuje dużo czasu. Dlatego w ramach nowego badania naukowcy z Central South University of Forestry and Technology (CSUFT) w Chinach zwrócili się w stronę bambusa. Szczegóły opisano w czasopiśmie Research.
Prof. C. Wan z College of Materials Science and Engineering w CSUFT mówi:
Bambus charakteryzuje się szybkim tempem wzrostu i regeneracji, dzięki czemu osiąga dojrzałość i może zostać wykorzystany jako materiał budowlany w ciągu 4-7 lat od wzrostu. Przy wydajności czterokrotnie większej niż drewno na akr, bambus jest uznawany za wyjątkowo wydajny.
Przezroczysty bambus lepszy od szkła?
Pod względem składu chemicznego bambus jest podobny do drewna, składającego się głównie z ligniny, celulozy i hemicelulozy. Co więcej, wewnętrzna hierarchiczna struktura bambusa bardzo przypomina strukturę drewna, charakteryzującego się dużą porowatością i przepuszczalnością dzięki starannie rozmieszczonym pionowym kanałom. Ta cecha sugeruje potencjalne zastosowanie bambusa w produkcji przezroczystych materiałów kompozytowych.
Czytaj też: Wydajność paneli słonecznych wystrzeli do góry. Nowiutki materiał to zapewni
Chińscy naukowcy zaimpregnowali nieorganiczny ciekły krzemian sodu (Na2O·nSiO2) w delignifikowanej strukturze bambusa przy użyciu łatwej i skutecznej techniki impregnacji próżniowej. Następnie produkt pośredni poddaje się obróbce hydrofobowej. Dzięki tej strategii można zbudować trójwarstwową barierę ognioodporną składającą się z górnej warstwy silanu, warstwy pośredniej SiO2 powstałej w wyniku hydrolizy i kondensacji Na2SiO3 na powierzchni oraz wewnętrznej warstwy Na2SiO3.
Ta strategia zapewnia długi czas zapłonu wynoszący 116 s, niskie całkowite uwalnianie ciepła wynoszące 0,7 MJ/m2, niską całkowitą produkcję dymu wynoszącą 0,063 m2 i niskie szczytowe stężenie CO wynoszące 0,008 kg/kg. Moduły zginania i rozciągania przezroczystego bambusa wynoszą odpowiednio 7,6 ± 1,3 i 6,7 ± 1,1 GPa, co świadczy o jego doskonałych właściwościach mechanicznych. Ten niezwykły materiał może znaleźć zastosowanie jako podłoże dla perowskitowych ogniw słonecznych.
Innowacyjny materiał może znaleźć zastosowanie w zielonym, ognioodpornym szkle i urządzeniach optycznych.