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    3. 家具黑科技之透明木材(原創)

      專欄投稿
      2020
      03/16
      01:00
      魯班小編
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      木材是地球上最豐富的有機高分子生物質材料,也是制作家具的主要材料之一,木材無韌性高、強度好,還具有美麗天然的花紋。目前家具木材主要是實木和人造板,現在很多學者和企業正在研究新型木材,來改善木材的容易干縮濕脹等缺陷,并且具有更加美麗的外觀。

      你能想象有一天會出現透明木頭,甚至取代傳統玻璃嗎?透明木材最早是由德國學者Fink提出的,透明木材是一種輕質、美觀、隔熱的木質復合材料,集美觀和實用于一體,是一種新穎的家具材料,在家具市場具有非常好的應用前景。

      什么是透明木材?

      透明木材是木材經過脫色和透明化處理后得到的材料,它通常是用脫木質素的木質納米纖維素為骨架浸漬透明樹脂制備而成。木材的不透明主要有兩個原因導致,其一是木材中的木質素含有大量有色組分,這些組分讓木材能夠發色;其二是木材細胞壁物質的折射率和木材孔隙中空氣的折射率相差較大,這使得光線傳播時會在木材內部構造界面處發生折射、散射和反射,以至于不能穿過木材。

      家具黑科技之透明木材(原創)

      透明木材有什么優勢?

      (1)強度高。透明木材的強度比未處理的原木要高4至6倍,相比玻璃的強度更好。

      (2)透光率高。透光率越高,物體越透明。研究表明,透明木材甚至比玻璃還能透過更多光線。影響透明木材透光率的因素主要是樹脂與木質纖維素折射率沒有完全匹配。

      (3)易降解。木材本身就是生物質材料,具有可降解性,這使得透明木材的使用更加具有綠色環保特性。

      (4)熱導率低。透明木材能夠吸收、儲存和釋放熱量,不但能制作家具,還是很有潛力的新型低能耗建筑材料。

      (5)朦朧感。透明木材的透明度可以通過添加聚乙二醇、丙烯酸等聚合物來調節來達到不同的朦朧感,且透明木材在釋放熱量后會變得有一些朦朧。

      家具黑科技之透明木材(原創)

      透明木材制備

      透明木材的制備通過要經過脫色和透明化兩大部分的處理。

      (1)脫色處理。脫色處理是為了去除木材中吸光物質木質素,還能增加木材的孔隙率,為后續樹脂的浸漬提供更多通道。木質素在木材細胞中起到支撐和粘結的作用,因此在去除木質素的同時要避免因木質素脫去而使木材分散成纖維,這是透明木材制備的難點之一。脫色方法主要有氯酸鹽法、亞氯酸鹽法、亞硫酸鹽法、酶處理法。

      次氯酸鹽是常用的漂白劑,用它脫除木質素主要是氧化反應和氯化反應。亞氯酸鹽脫木質素是在酸性條件下進行的,生成不穩定的亞氯酸,能與木質素作用并使其降解溶出。生物酶是通過酶來降解木質素來脫色的。

      (2)透明化處理。木材在進行脫色處理后會呈現白色,還并沒有透明。脫色之后保存在蒸餾水中,這時木材細胞壁的主要成分為纖維素和半纖維素,這些物質和木材間隙中的蒸餾水折射率相差較大,透明化處理主要是調整其折射率。首先對木材進行脫水,再向木材中的孔道內填充與纖維素折射率相近的樹脂,浸漬、固化。

      目前主要使用的脫水方法是使用無毒易揮發的有機溶劑對水進行1:1的置換,保證脫水后木材原有的形態不變,且孔道不收縮。

      浸漬樹脂要求本身透明無光吸收,與木纖維的折射率相近,且與母纖維有良好的相容性,主要使用的樹脂包括環氧樹脂、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡絡烷酮等。

      家具黑科技之透明木材(原創)

      結語

      新穎的透明木材會為家居行業注入新的血液,家居行業對于功能性材料的需求也與日俱增,透明木材不但美觀且具有良好的透光性和較低的熱導率,在家具、燈具、裝飾墻板上都能夠應用,并為我們帶來全新的生活體驗。

      THE END
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      透明木材
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