人間が10、000年もの間、木材で家を建ててきたのには理由があります。 耐久性、再生可能性、断熱性に優れた優れた建築材料です。 しかし、不透明なので、家の窓を切ったり、ガラス板を設置したりする習慣があります。
しかし、木材を透明にできたらどうでしょうか？
スウェーデンの研究者は、まさにそれをしようとしています。 彼らは、いつの日かよりエネルギー効率の高い建物に使用できると期待している透明な木材を作成しました。
「機械的性質を失わずに透明にするために木材を化学修飾しました」と、ストックホルムにあるKTHロイヤルテクノロジーインスティテュートの研究者で、最近アメリカ化学会の全国会議で発表したセリーヌモンタナリは言います。
モンタナリと彼女のチームは、バルサ材を取り、そのリグニンを除去しました。リグニンは、木材を硬くするのに役立ち、ポリマーでできた微細な穴をアクリルで埋めました。 結果として生じる木は、シャワードアのすりガラスのように見えました。 その後、材料をさらに一歩進め、華氏80度で融解するいわゆる「相変化材料」と呼ばれるポリエチレングリコールと混合しました。 溶けるとエネルギーを吸収して透明になり、冷却すると固化してエネルギーを放出します。
理論的には、これはポリエチレングリコールを注入した木材材料を使用して、日中の暑い時間にエネルギーを吸収し、夜間に寒くなったときに家に放出する窓を作ることができることを意味します。
「ガラスに比べて、透明な木材はすでに素晴らしい断熱材です」とモンタナリは言います。 ポリエチレングリコールを加えると、それを「熱電池」に変えて室内の温度を一定に保つことで、環境に優しい材料になります。
透明な木材は丈夫で耐久性もあり、ガラスよりもはるかに大きな重量を支える可能性があります。 チームはまた、完全に生分解性にすることに取り組んでいます。 これにより、天窓のようなものにとって魅力的な素材となり、家庭や他の建物のエネルギーコストを削減できる可能性があります。
バッファロー大学の化学および生物工学の教授であるマーク・スウィハート氏は、リグニンを除去して細孔をポリマーで埋めることで透明な木材を作ることは新しい手法ではないと述べています。 エネルギーを貯蔵および放出する材料も新しいものではありません。
「新しいと思われるのは、エネルギー貯蔵へのアプローチです」とスウィハートは言います。
Swihart氏によると、木材をベース材料として使用することは、合成材料で同じコストで再現するのが難しい強度と機械的耐性を備えているため魅力的です。 新しい透明な木材とポリマーのブレンドが成功するかどうかは、それがどの程度安く製造できるかに大きく依存する、と彼は言う。 また、ガラスなどの既存のサプライチェーンがあるため、建築業界で広く採用されている新しい材料を入手することも困難です。
「（研究者は）早期導入者がこれに追加料金を支払うケースを見つけなければなりません」とスウィハートは言います。
モンタナリと彼女のチームは現在、より大きなエネルギー節約のために、透明な木材の蓄熱容量を増やすことを検討しています。 彼らはまた、生産を工業規模に拡大する方法を調査しています。 彼らは、5年以内に製品を市場に出す準備ができていることを望んでいます。
