Gennemsigtigt træ kan lagre og frigive varme

Træ kan virke mere hjemme i bjælkehytter end moderne arkitektur, men en specialbehandlet træsort kunne være morgendagens trendy byggemateriale. I dag, forskere rapporterer om en ny slags gennemsigtigt træ, der ikke kun transmitterer lys, men også absorberer og frigiver varme, muligvis spare energiomkostninger. Materialet kan tåle store belastninger og er biologisk nedbrydeligt, åbner døren til dens eventuelle brug i miljøvenlige hjem og andre bygninger.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på American Chemical Society (ACS) National Meeting &Exposition foråret 2019.

"Tilbage i 2016, vi viste, at gennemsigtigt træ har fremragende varmeisolerende egenskaber sammenlignet med glas, kombineret med høj optisk transmittans, " siger Céline Montanari, en ph.d. studerende, der præsenterer forskningen på mødet. "I dette arbejde, vi forsøgte at reducere bygningens energiforbrug endnu mere ved at inkorporere et materiale, der kan absorbere, opbevare og frigive varme."

Efterhånden som den økonomiske udvikling skrider frem på verdensplan, energiforbruget er steget. Meget af denne energi bruges til at lyse, varme og kølige hjem, kontorer og andre bygninger. Glasvinduer kan transmittere lys, hjælper med at lysne og opvarme boliger, men de gemmer ikke energi til brug, når solen går ned.

Tre år siden, hovedefterforsker Lars Berglund, Ph.D., og kolleger ved KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, Sverige, rapporterede et optisk gennemsigtigt træ i ACS-journalen Biomakromolekyler . Forskerne fremstillede materialet ved at fjerne en lysabsorberende komponent kaldet lignin fra cellevæggene i balsatræ. For at reducere lysspredning, de inkorporerede akryl i det porøse træ -stillads. Teamet kunne gennemskue materialet, men det var diset nok til at give privatliv, hvis det blev brugt som et vigtigt byggemateriale. Det gennemsigtige træ havde også gunstige mekaniske egenskaber, gør det muligt at bære tunge belastninger.

Med udgangspunkt i dette arbejde, Montanari og Berglund tilføjede en polymer kaldet polyethylenglycol (PEG) til det aflignificerede træ. "Vi valgte PEG på grund af dets evne til at lagre varme, men også på grund af dets høje affinitet til træ, " siger Montanari. "I Stockholm, der hedder et rigtig gammelt skib Vasa , og forskerne brugte PEG til at stabilisere træet. Så vi vidste, at PEG kan gå rigtig dybt ind i træcellerne."

Kendt som et "faseændringsmateriale, "PEG er et fast stof, der smelter ved en temperatur på 80 F, lagre energi i processen. Smeltetemperaturen kan justeres ved at bruge forskellige typer PEG'er. "I løbet af en solskinsdag, materialet vil absorbere varme, før det når indendørs rummet, og indendørs bliver køligere end udenfor, Montanari forklarer. "Og om natten, det omvendte sker - PEG'en bliver solid og afgiver varme indendørs, så du kan holde en konstant temperatur i huset."

Teamet indkapslede PEG inden for de-lignificerede træ stilladser, hvilket forhindrede lækage af polymeren under faseovergange. De inkorporerede også akryl i materialet for at beskytte det mod fugt. Ligesom deres tidligere version, det modificerede træ var gennemsigtigt, dog lidt diset, og stærk, men havde den ekstra bonus ved at opbevare varme.

Forskerne peger på, at det gennemsigtige træ har potentiale til at være mere miljøvenligt end andre byggematerialer som plastik, beton og glas. Ud over dets termiske opbevaringsmuligheder, det gennemsigtige træ kunne være lettere at bortskaffe, når det har tjent sit formål. "PEG og træ er både biobaserede og bionedbrydelige, "Berglund noter." Den eneste del, der ikke er bionedbrydeligt, er akryl, men dette kan erstattes af en anden biobaseret polymer. "

Nu, fokus drejer sig om at opskalere produktionsprocessen for at være industriel gennemførlig. Forskerne vurderer, at gennemsigtigt træ kan være tilgængeligt til niche -applikationer inden for indretning om så lidt som fem år. De forsøger også at øge materialets lagerkapacitet for at gøre det endnu mere energieffektivt.