何可一日无此君|透明竹材,中南林业大学点亮的未来之光

文摘   财经   2024-05-25 20:41   北京  



打败你的对手,永远不在既定赛道内。连”玻璃“也不例外。- Wendy


《世说新语.任诞》:“王子猷尝暂寄人空宅住(东晋王徽之字子猷,他是大书法家王羲之的儿子,任情放达,平生最爱竹), 便令种竹。


或问:‘暂住何烦尔?’王啸咏良久,直指竹曰:何可一日无此君!



在这个追求可持续发展与创新并重的时代,每一点绿色的火花都可能照亮未来的道路。


今天,我们要讲述的正是这样一则激动人心的故事——来自中国中南林业科技大学的科研团队,以智慧为笔,以自然为墨,绘出了建材领域的一抹亮丽新色:透明竹材

                                   

长久以来,硅石玻璃以其晶莹剔透的特质,在建筑界占据着不可动摇的地位。


然而,美丽背后总有代价:它的脆弱、沉重,以及生产时产生的碳足迹和温室气体排放,成为了亟待解决的环境难题。


于是,科学家们将目光转向了透明木材,一个看似理想的解决方案,却因资源稀缺与防火性能欠佳而难以全面推广。


正当此时,竹子——这个自然界中的快速成长者,以其惊人的生长速度和与木材相似的结构特性,走进了科学家们的视野。


想象一下,如果能将竹子变得如水晶般透明,同时克服传统材料的种种局限,那将是一场怎样的变革?


近日,中南林业科技大学(UFT)的吴益强教授和万彩超教授及其团队首创了一种源自天然竹子的透明材料。


该材料具有三层阻燃屏障,可有效减少热量释放,减缓火焰蔓延,并抑制可燃挥发物、有雾和CO的排放。


他们的研究结果已记录在《Research 》杂志上。




二氧化硅玻璃是建筑行业广泛使用的透明材料,在过去 50 年中作为一种重要的建筑材料得到越来越多的采用。其多功能性体现在2020年全球玻璃产量将达到约1.3亿吨。


中南财经大学材料科学与工程学院教授万春表示:“尽管传统石英玻璃具有透明度高、原材料易得等众多优势,但仍面临挑战。包括制造过程中的脆性、高密度以及大量的 CO2和温室气体排放。”


近年来,透明木制品因其高透明度、优异的机械强度和优异的隔热性能等显着特点而受到人们的关注。


透明木材不仅具有环境效益,而且作为传统玻璃材料的可行替代品具有巨大的潜力。


“从化学成分来看,竹子与木材有相似之处,主要由木质素、纤维素和半纤维素组成。而且,竹子的内部层次结构与木材非常相似,由于垂直通道排列整齐,具有较高的孔隙率和渗透性。这一特性表明竹子在生产透明复合材料方面具有潜在用途。”Y. Yang 博士说道。万实验室的学生和主要研究作者。


竹子的内部结构和化学成分与木材非常相似,因此研究小组采用了相同的方法将其变成透明的。


去除木质素后,竹子被注入一种无机液体硅酸钠,改变纤维对光线的折射,使其变得透明。


但这仅仅是开始,后续的疏水处理更是赋予了这新型材料以超凡的阻燃与抑烟能力,再加上卓越的力学性能,使得透明竹材在实用与美观之间找到了完美的平衡点。


最终的材料形成三层结构--顶部是硅烷,中间是二氧化硅,底部是硅酸钠,这种竹材是透明的,透光率高达 71.6%,具有阻燃、防水、阻挡烟雾和一氧化碳的功能。


在力学方面,它的弯曲模量为 7.6 GPa,拉伸模量为 6.7 GPa。它不仅可以用作建筑材料,而且在用作过氧化物太阳能电池的基板时,它就像一个光管理层。这使电池的功率转换效率提高了 15.29%。


展望未来,这些晶莹而坚韧的透明竹片,或将优雅地镶嵌在我们生活的每一个角落:从摩天大楼的幕墙到你家阳台的隔断,甚至成为推动清洁能源革命——钙钛矿太阳能电池的重要组成部分。


这一创新不仅减轻了对环境的压力,更为地球的可持续发展蓝图添上了浓墨重彩的一笔。


这是科技的胜利,更是大自然与人类智慧和谐共生的典范。

                                                

透明竹材的诞生,让我们看到了一个更加明亮、绿色、可持续的未来正向我们缓缓走来。


在这个旅程中,每一份对创新的坚持和对自然的敬畏,都是推动世界向前的宝贵力量。


“何可一日无此君”的时代,正轻扣门环。科技发展令”子猷“一语中地,只不过晚了1,500年。


“玻璃”没想到,有一天被”竹子“被抢了流量。



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