Gỗ trong suốt – Khả năng đáng kinh ngạc của khoa học?

1531

Các nhà khoa học thuộc Đại học Maryland, College Park đã phát triển một loại gỗ cao cấp trong suốt. Loại gỗ “vô hình” này – như Tiến sĩ Lương Bỉnh Hổ (Liangbing Hu) thuộc Khoa Vật liệu và Kỹ thuật của Trường đại học Maryland mô tả – chắc chắn hơn gỗ truyền thống và có thể thay thế các vật liệu ít thân thiện với môi trường hơn như plastic (nhựa).

Trong một thế giới mà kiến trúc đô thị hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng kính và thép, thay thế các vật liệu này bằng gỗ trong suốt có thể phân huỷ sẽ tạo ra một cuộc cách mạng thay đổi các khái niệm thiết kế cũng như giảm chi phí sưởi ấm và giảm tiêu thụ nhiên liệu.

Gỗ “vô hình” được tạo ra như thế nào

Quá trình tạo ra gỗ trong suốt trải qua hai bước:

Thứ nhất, lignin – chất hữu cơ trong cây có mô mạch, tạo ra màu nâu-vàng của gỗ – được loại bỏ bằng phương pháp hóa học. Đây là bước tương tự như trong sản xuất bột giấy. Giai đoạn làm cho hợp chất trở nên giòn và không màu, mất 10 phút cho một mẩu gỗ nhỏ và lên đến 24 tiếng cho toàn bộ một khúc gỗ lớn.

Sodium hydroxit và hydrogen peroxide được dùng để tách lignin khỏi gỗ

Bước thứ hai là bơm epoxy vào các mạch gỗ. Trong xây dựng, epoxy thường được sử dụng trong chất kết dính và để gia cường cho vật liệu composite. Quá trình này diễn ra trong khoảng một giờ, mục đích để duy trì trạng thái của sợi nano xenlulozơ.

Ảnh trái: những miếng gỗ trước và sau khi xử lý. Ảnh phải: quy trình xử lý hóa học 2 bước được sử dụng để tạo ra gỗ trong suốt.

Hiệu quả thực nghiệm

Thành phẩm cuối cùng của quy trình trên là một loại gỗ cực kỳ cứng. Nó nhẹ hơn bê tông và thép, dễ phân huỷ hơn nhựa và chịu lực gấp 10 lần so với gỗ thông thường.

Theo Tiến sĩ Lương Bỉnh Hổ, đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể duy trì cấu trúc xương sống của gỗ, làm cho nó trong suốt đồng thời rắn chắc hơn. Trong tương lai gần, tiến sĩ Hu cho rằng gỗ trong suốt có thể trở thành vật liệu thay thế cho thủy tinh.

“Cửa sổ kính là một rắc rối lớn trong mùa hè bởi chúng cách nhiệt rất tồi”, tiến sĩ Hồ giải thích. Trong khi đó gỗ cách nhiệt khá tốt: giữ ấm trong mùa lạnh và giữ cho các khu vực mát mẻ trong thời tiết nóng.

Nghiên cứu cũng cho thấy các vật liệu gỗ composite trong suốt có đặc tính thấu quang cao, không chỉ tạo ra ánh sáng tán xạ rất đẹp mà còn giữ cho tia sáng phản xạ lại nhiều lần. Nếu bạn đặt một miếng gỗ trong suốt trước một tấm pin mặt trời, lượng ánh sáng hấp thụ sẽ cao hơn, và hiệu quả có thể tăng đến 30%.

Mô hình của một ngôi nhà với tấm gỗ trong suốt trên mái.

Trong một nghiên cứu tiếp theo do Điền Lập (Tian Li) dẫn đầu, các nhà khoa học tại Đại học Maryland đã thử nghiệm vật liệu này bằng cách đặt một tấm gỗ trong suốt trên mái một ngôi nhà mẫu nhỏ. Họ phát hiện ra rằng gỗ đã được xử lý cho ít ánh sáng xuyên qua hơn một chút nhưng lượng nhiệt đi qua ít hơn hẳn kính. Để tạo ra cửa sổ, miếng gỗ được cắt ra từ thân cây tự nhiên sao cho những mạch dẫn nước và chất dinh dưỡng của cây xếp theo chiều ngắn nhất của cửa sổ. Khi góc chiếu của mặt trời thay đổi trong ngày, những mạch này có thể dẫn hướng ánh sáng mặt trời xuyên qua một cách bất biến đáng kinh ngạc. (Ánh sáng luôn chiếu vào nhà theo 1 hướng cố định, không phụ thuộc vào góc chiếu của mặt trời).

Là một vật liệu nhẹ có thể tái tạo, gỗ vẫn sẽ giữ vị trí tiên phong trong xu hướng kiến trúc xanh. Câu hỏi đặt ra là: Làm thế nào để tăng quy mô vật liệu này? Trong khi các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland nói rằng gỗ trong suốt có thể có kích thước bất kỳ. Vẫn còn một chặng đường dài cho đến khi chúng ta thực sự nhìn thấy một bức tường hoàn toàn làm bằng loại gỗ này.

Nhóm các nhà khoa học hiện đang tìm kiếm nguồn tài trợ bổ sung để mở rộng nghiên cứu của họ. Và với tiềm năng của loại vật liệu mới này, tiến sĩ Lương Bỉnh Hổ dự đoán rằng gỗ trong suốt sẽ có mặt trên thị trường trong vài năm tới.

Theo CNN

Biên dịch: HN | kienviet.net