當提起透明的東西，你會想到什麽？是玻璃、塑膠、鉆石，還是水？
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而提起木頭時，你腦海裏是不是棕黃色帶紋理結構的樣子？
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如今，有科學家團隊發明了一種透明木頭，看著與玻璃差不多透明。
透明木頭
圖源：文獻[2]
透明木頭是怎麽制成的呢？我們今天就來一探究竟！
木頭裏有什麽？
首先，我們先了解下木頭的結構。
木材是地球上最豐富的可再生資源之一，主要含有 纖維素 (40% ~ 50%) 、 半纖維素 (20% ~ 30%) 和 木質素 (20% ~30%) 。
圖源：文獻[1]
其中纖維素是木材的強度支架，它沿著樹生長的方向高度有序地排列著，而半纖維素和木質素作為小分子和粘合劑，透過氫鍵和共價鍵與纖維素交織成了承力網絡，形成了保護植物細胞的天然抗降解屏障。 木質素則是一類復雜的有機聚合物，在細胞壁的形成中發揮重要作用，特別是在木材和樹皮中，它能賦予其剛性並且不容易腐爛。
如何將木頭變透明？
事實上， 將木材變透明的關鍵就在於將木質素中的發色基團去除，保留其芳香族骨架。 具體的 操作流程簡單來說就是：給木頭刷雙氧水，再曬個太陽，然後泡在酒精裏，最後將一種透明材料環氧樹脂填充進去，待其固化後就完成了。
透明木頭制作流程圖
圖源：文獻[2]
這樣，我們就能擁有一塊透明的木頭啦！
圖源：文獻[2]
在把一塊1m長、1mm厚的巴沙木板做成透明木板的具體操作中，先在木板表面刷一遍雙氧水 ，然後將其暴露在紫外線燈光（或陽光） 下一小時，這時雙氧水會漂白掉木質素的發色基團，只保留木質素的芳香族骨架。
刷雙氧水漂白
圖源：文獻[2 ]
接著將木材浸入乙醇中，以除凈木質素等殘留物。最後，在木材孔隙中填充和木材細胞壁的折射率相匹配的透明環氧樹脂，待木板被填充並固化後，一塊擁有90%透明度的木板就誕生了，遠高於天然木材6%~36%的透明度。
制備剖面示意圖
圖源：文獻[2 ]
這種透明木頭的制備方法，具有更高的生產效率，更低的成本，並且更具可持續性和可控性，是一種經濟高效的制造工藝。
不同圖案的DI
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透明木頭
圖源：文獻[2 ]
透明木材有什麽用？
透明木材具有重量輕、透光率高、一定霧度、導熱系數低以及機械強度高等優點。與玻璃、塑膠等其它透明材料的高能耗、高汙染的工業化生產模式相比，透明木材的制備更綠色環保，而且它的原材料選擇範圍也比較廣泛。
與作為建築材料的玻璃相比，透明木材更輕且更堅固，隔熱性也更強，可用於有承重功能的窗戶和屋頂，適用於有建築美學需求的場所，例如用於機場、圖書館、博物館等公共場所的墻體材料。
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除此之外， 由於透明木頭獨特的階層、高電阻率和良好的光管理特性，它有可能被廣泛套用於光電器件、節能建築以及太陽能電池和觸摸面板等。 在沙塵惡劣環境下， 還可作為太陽能電池板的覆 蓋物 ， 使 其 在有陽光的沙塵天氣下也能繼續發電 。
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相信憑借這些綜合優勢，透明木質復合材料在未來會更有廣闊的套用場景！
參考文獻
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[3 ] Ruiyu Mi, Chaoji Chen, Tobias Keplinger,Yong Pei, Shuaiming He, Dapeng Liu, Jianguo Li, Jiaqi Dai, Emily Hitz, Bao Yang, Ingo Burgert & Liangbing Hu."Scalable aesthetic transparent wood for energy efficient buildings".Nature Communications, July 2020.
作者：許燕，復旦大學材料學在讀博士
編輯：一人白
鳴謝： 蘇州科技 大學材料科學與工程學院 教授 馬汝廣 為本文提供科學指導
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來源：上海科技館
編輯：Tensor Spicy
