馬里蘭大學的工程師們已經(jīng)打造了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(huán)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),然后去除所有的木質(zhì)素(木材呈現(xiàn)棕/黃色和硬度的主因)。
“納米木材”在常規(guī)環(huán)境條件下隔絕了一年(前)后的樣子當木材的顏色從黃色徹底“漂白”成了白色,就說明木質(zhì)素已經(jīng)被完全去除了。實際上,這一過程和造紙很是類似。木頭被切割后,可以留意它的紋理。
加氫氧化鈉和亞硫酸鈉水煮,然后用雙氧水(過氧化氫)處理,以去除木質(zhì)素和大部分的半纖維素。接著冷凍干燥、以保持木材的結(jié)構(gòu),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(zhì)素從木塊中抽出后,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(jié)構(gòu)。與家用隔熱常用的聚乙烯、或硅類材料相比,其隔熱效果要高出好幾個層級。
與此同時,其管狀形狀,也賦予了各向異性(anisotropic properties)。熱量可以自由地在纖維線上穿梭,但在另一個方向上,就沒有那么容易了。
微觀結(jié)構(gòu)圖 – 熱量輕松通過隧道管疏散,而不是穿越過去,產(chǎn)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,并在其它地方阻擋住 —— 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(fā)泡材料(聚苯乙烯)的 30 倍以上。此外由于整體顯現(xiàn)白色,其反射太陽光的效果也很出眾。
這項研究由博士后學生 Tian Li 和助理教授 Liangbing Hu 帶領(lǐng),他們認為這是一種很吸引人的材料,但在其走入千家萬戶之前,仍有許多工作要完善,比如防火處理。
畢竟由于木材的高度易燃特性,想要在建筑行業(yè)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(huán)保特性,以及方便地加工成紙片、木塊、或卷曲等形式。
最后,阻擋這項技術(shù)大規(guī)模商用的關(guān)鍵,就是“干燥、漂白”木材的成本。如果成本居高不下,那么短時間內(nèi)也是無法投入實際運用的。
有關(guān)這項研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在 3 月 9 日出版的《科學進展》(Science Advances)期刊上。