需要透光但又不透明？需要既美觀而又堅韌？科學家發出了一種既像玻璃、又像木材的材料的類似於玻璃的木材，可像玻璃透光但又像木材不透明，既像如玻璃般堅韌，又可可阻擋紫外線並具有木紋的美觀圖案。這種受自然啟發的建築材料可使約80％的光線穿過，但該材料本身是自然朦朧的（93％），從外面看不見裡面。
馬裡蘭大學的材料科學家們將木材轉變為透明的建築材料，該材料可以引導光線產生散射效果，比玻璃更堅硬、更隔熱，並且具有天然的木紋圖案。該最新研究結果論文發表在最近的《自然通訊》雜誌上。
論文的絕大多數作者為中國學者。論文主導為馬裡蘭大學教授、材料創新中心主任、胡良兵（Liangbing Hu）。胡出生於湖北，2002年獲得中科大畢業，後獲得了加州大學物理學博士學位，在斯坦福做博士後。
胡表示，「在這項獲得專利的研究中，我們展示了第一款具有隨天然木材密度變化而變化的圖案的美學木材。這種經過花紋的透明木材還可以阻擋紫外線和熱量，並且具有很強的機械強度，可以在具有可持續性和能源效率的建築物中找到許多應用」。
由細胞製成的微小納米結構使水和養分在樹上上下傳遞，但在這裡，它們作為木材中垂直排列的通道非常重要，這是一種自然生長的結構，可以用來使光通過。
該研究團隊從一小塊花旗松開始，並使用化學物質選擇性地去除了木質素，木質素使木材呈棕色且結實，這使木材對光透明。他們把木材中所有其他的細胞結構都留下了，這提供了自然的圖案。研究表明，通過去除木材的關鍵成分，可以使一塊木頭透明，具有自然的隔熱和直射光的能力。如圖所示四種自然木紋風格的「美學木材」的一種新的透明木材圖案式樣。
其餘的木質單元結構將光線直接引導穿過木板。木材對著材粒方向切割，因此從根部吸取水分和養分的通道沿最短的方向排列。仍然保留的細胞結構將光線反射一點點，這稱為霧度，但通常光線直接穿過木材中的微通道傳播。無論陽光照射在什麼角度，光線都會垂直穿過木材，並始終落在相同的散射區域上。
研究人員模擬了一個房間，該房間的天花板由新的「美學木材」製成，如研究人員所稱，它的隔熱效果比玻璃好。美學木材從木材和環氧樹脂（該過程中的另一主要成分）繼承其特性。這使它比玻璃堅韌。事實證明，美學木材的隔熱效果是玻璃的兩倍半，是未經處理的木材韌性的三倍半，如果將木材切沿著材粒切割，則其韌性幾乎是後者的15倍。它還有效地阻擋了紫外線，但允許可見光穿過。
研究人員將此稱為「美學透明木材」（Aesthetic Transparent wood）。喜歡較淺的棕色早木製成的圖案，是因為它是在木材的生長期早期產生的。早期的木材中木質素含量較低，細胞壁的厚度約為其厚度的四分之一。研究人員還嘗試了菩提木和松木，它們在物理上可以類似地使用，並且具有較輕的木紋圖案。他們正在將這種透明木材技術商業化。
參考：Ruiyu Mi et al. Scalable esthetic transparent wood for energy efficient buildings, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-17513-w量子認知 | 簡介科技新知識，敬請熱心來關注