馬里蘭大學的工程師們已經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) , 然後去除所有的木質素 (木材呈現棕/黃色和硬度的主因) .
'納米木材' 在常規環境條件下隔絕了一年 (前) 後的樣子
當木材的顏色從黃色徹底 '漂白' 成了白色, 就說明木質素已經被完全去除了. 實際上, 這一過程和造紙很是類似. 木頭被切割後, 可以留意它的紋理.
加氫氧化鈉和亞硫酸鈉水煮, 然後用雙氧水 (過氧化氫) 處理, 以去除木質素和大部分的半纖維素. 接著冷凍乾燥, 以保持木材的結構, 而不是如你所想的那樣拿去造紙.
可加工成 '卷' , '紙' , '塊' 等形式
將木質素從木塊中抽出後, 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構. 與家用隔熱常用的聚乙烯, 或矽類材料相比, 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, 就沒有那麼容易了.
微觀結構圖-熱量輕鬆通過隧道管疏散, 而不是穿越過去, 產生強烈的各向異性.
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, 並在其它地方阻擋住——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, 其強度實測為發泡材料 (聚苯乙烯) 的30倍以上. 此外由於整體顯現白色, 其反射太陽光的效果也很出眾.
實驗室中的 '納米木材'
上圖為普通木材變成 '納米木材' 的過程
這項研究由博士後學生Tian Li和助理教授Liangbing Hu帶領, 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.
畢竟由於木材的高度易燃特性, 想要在建築行業使用, 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保特性, 以及方便地加工成紙片, 木塊, 或捲曲等形式.
'納米木材' 的生產流程
最後, 阻擋這項技術大規模商用的關鍵, 就是 '乾燥, 漂白' 木材的成本. 如果成本居高不下, 那麼短時間內也是無法投入實際運用的.
有關這項研究的詳情, 已經發表在3月9日出版的《科學進展》 (Science Advances) 期刊上.
