Twój następny smartfon będzie miał drewniany ekran. Serio, coś takiego istnieje
Naukowcy są o krok od stworzenia przezroczystego drewna, które będzie mogło być instalowane jako ekran w smartfonach lub szyba w oknie. Naturalne drewno przeżywa w ostatnich czasach swój renesans. Jest kluczowym surowcem budowlanym, z którego wkrótce będą powstawać wieżowce i całe dzielnice.
Jak się okazuje, to nie wszystkie zastosowania tego surowca. Naukowcy pracują nad metodą dostrajania właściwości optycznych, termicznych, mechanicznych drewna tak, by mogło ono pełnić funkcje dziś zarezerwowane dla szkła.
Więcej o najnowszych zastosowaniach drewna przeczytasz na Spider's Web:
Badają właściwości drewna
Zaczęło się od pomysłu niemieckiego botanika Siegfrieda Finka. Naukowiec chciał zobaczyć wewnętrzne struktury drzew bez konieczności ich ścinania. Postanowił wybielić pigmenty w komórkach roślinnych, co zaowocowało przezroczystym drewnem. Artykuł Finka z 1992 r. w którym opisał swoje osiągnięcie, zainspirował innego badacza. Był nim szwedzki naukowiec z Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie, Lars Berglund. To specjalista z dziedziny materiałoznawstwa, a ściślej, kompozytów polimerowych.
Był on zainteresowany stworzeniem bardziej wytrzymałej alternatywy dla przezroczystego plastiku. Co ciekawe, podobne cele przyświecają naukowcom z Uniwersytetu Stanowego Maryland. Tamtejsza grupa badaczy, kierowana przez materiałoznawcę Liangbinga Hu, zdecydowała się jednak na inną metodę. Naukowcy z Maryland usiłują stworzyć przezroczyste drewno dzięki bezpośredniej inżynierii tego naturalnego surowca.
Po latach eksperymentów wygląda na to, że badania po obydwu stronach Atlantyku zaczynają przynosić owoce. Dzięki temu, przezroczyste drewno może wkrótce znaleźć zastosowanie w ekranach smartfonów, w elastycznych, świecących oprawach oświetleniowych, a nawet jako szyby nowej generacji, które będą mogły zmieniać kolor.
Drewno składa się z bardzo wielu, małych kanałów ułożonych wzdłuż siebie. Przypominają one ciasno związaną wiązkę słomek trzymanych razem za pomocą kleju, którym jest lignina. Te komórki o rurkowatym kształcie służą do transportu wody i składników odżywczych wewnątrz drzewa. Kiedy zostaje ono ścięte, wilgoć wyparowuje. Pozostają po niej puste kieszenie powietrzne.
Co trzeba zrobić, żeby drewno stało się przezroczyste?
Naukowcy muszą w pierwszej kolejności zmienić lub usunąć ligninę, która wiąże ze sobą wiązki komórek. To ona nadaje też pniom i gałęziom drzew brązowy kolor. Po wybieleniu lub usunięciu pigmentu, pozostaje struktura składająca się z pustych komórek.
Powstały w ten sposób szkielet wciąż jest jednak nieprzezroczysty. Jest tak dlatego, że ściany komórkowe załamują światło inaczej niż powietrze w kieszeniach komórkowych. By drewno stało się przezroczyste, konieczne jest wypełnienie tych kieszeni odpowiednim materiałem, takim jak polimerowa żywica epoksydowa. Załamuje ona światło w podobnym stopniu jak ściany komórkowe, co sprawia, że drewno staje się przezroczyste.
Powstałe w ten sposób przezroczyste drewno posiada współczynnik zamglenia optycznego, który jest miarą rozproszenia (a nie blokowania, co jest ważne) światła, równy około 80 proc. Tak wysoki stopień zamglenia nie oznacza, że światło jest blokowane. Wręcz przeciwnie to bardzo pożądana cecha, bowiem oznacza ona, że światło przenikające przez taki materiał zapewnia równomierne oświetlenie wnętrza. W połączeniu z faktem, że przezroczyste drewno przepuszcza ponad 85 proc. światła, daje to materiał pozwalający na oszczędności energii i komfortowe oświetlenie.
Jakie są zalety przezroczystego drewna?
Ponadto takie drewno charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną (około 100 MPa), skutecznie pochłania energię uderzenia i jest plastyczne. To duża zaleta w porównaniu ze szkłem i materiałami pochodnymi, które są podatne na stłuczenie. Do zalet przezroczystego drewna należy też jego przydatność jako izolatora. Potencjalnie mogłoby ono być stosowane jako wypełnienie okien zamiast szklanych szyb, pomagając budynkom w zatrzymywaniu lub odbijaniu ciepła.
Naukowcy ze Szwecji i z USA znaleźli również sposób na odtworzenie funkcjonalności inteligentnych okien, zdolnych do przechodzenia między stanami przezroczystości i przyciemnienia. To pozwala na pełną kontrolę widoczności lub stopnia blokowania światła słonecznego.
Wspomniane cechy przezroczystego drewna są naprawdę obiecujące. Naukowcy nie spoczywają jednak na laurach i dążą teraz do zminimalizowania użycia szkodliwych chemikaliów i polimerów opartych na paliwach kopalnych w produkcji przezroczystego drewna. Jeśli im się uda, wkrótce ekrany naszych telefonów mogą być drewniane.
