透明的木头

半透明木材可以为架构师提供新的设计元素

瑞典斯德哥尔摩的一个实验室正在使用纳米技术来用木质复合材料进行驯化照明,这是半透明,承重和能效的前进
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你关于在Lars Berglund的实验室教授生产的木材的第一件事就是它是半透明的。忘记橡树,枫叶或樱桃 - 这看起来像一块塑料。

Berglund通过剥离木质素的木材并用光学相容的聚合物替换它来制造它,以创造一个具有潜力的复合材料,使其变成自然光的东西。此外,该材料可以有助于承载,降低加热和冷却成本,并提高建筑物的能效。

它非常令人惊讶的是纳米技术可以用于建筑,工程和建筑。

环保材料工程

Berglund对聚合物和塑料的兴趣是由一个“鼓舞人心的”本科课程引发了他的职业课程,这些课程开始于碳纤维复合材料进行航空航天。在教导该主题超过十年后,他加入了瑞典的皇家技术研究所,并将注意力转移到木材复合材料上。如今,Berglund还领导了欧洲委员会资助的伍德诺拿诺科技项目,于2017年推出,并于2022年融资。

是什么让木材成为纳米技术的模板?

“如果你想想混凝土是如何制成的,或者所有主导市场的塑料材料,我们甚至要使用大量的能源来制造这些材料,”Berglund说。“但在这种情况下,生物有机体正在为我们工作。它不仅不需要任何能量来制造这种材料,而且还将空气中的二氧化碳储存在树的组织中。这是一个很好的起点。我们有这种不可思议的功能性建筑材料,同时来自可再生资源。不仅如此,它的隐含能量价值也很低。”

虽然有“今天纳米技术大的大炒作”,但贝格勒顿的大部分应用都涉及电子或光子。通常,研究人员从原子开始的“自下而上的合成”,然后定制他们创造的材料。对于那些应用,大型结构将是邮票的大小。

但贝格尔顿和他的团队正在使用已经纳米结构和多孔的材料,“这意味着我们可以用它作为进一步函数的基材,”他说。复合材料可以用额外的功能材料渗透,这可以大规模完成。

Berglund说:“在未来,我们有可能拥有这些仍然基于纳米技术的巨大结构,它们可以通过这些成熟的工业方法进行部分处理。”

灯泡矩

传统上,使用光源和扩散器所涉及的照明,散发和软化光。但亮度的程度在房间里变化。木材的内部结构促进了一定程度的自然散射,即研究团队已经找到了一种方法来利用和剥削。结果是一个更均匀且舒适地点亮的房间,没有光线太苛刻或太暗的区域。

贝格尔顿在该地区的工作侧重于将量子点集成到天然木材基础设施中。当暴露于UV光时,点点是荧光的半导体原子。Berglund使用了一个类比,有助于解释Layman条款中的概念:三星电视机使用量子点产生更明亮的光线。因为博格尔德和他的团队正在将LED嵌入他们的木材复合材料,整个墙壁或天花板都可以成为均匀分布的源泉和更节能的光源。

“我们有这个木材基质。我们已经删除了木质素。我们介绍了一种聚合物,然后这些量子点分布在该聚合物的亡灵中,“Berglund表示。“所以,它们也成为整个复合结构的一部分。”

构成进一步的功能

LED嵌入式复合材料还支持承重。“因为我们拥有这款木材骨架,我们的光源也可以承载负荷,”博格尔德说。“我们可以将其整合到天花板中;它将是承载结构的一部分。“

此外,Berglund和他的团队一直在试验将聚合物以外的材料整合在一起:使用相变材料,可以将木材复合材料转化为能量存储设备。建筑师对这种能力特别感兴趣。

贝格勒解释:

“让我们说房子里有一个半透明的小组。我们的木材内部有颗粒:聚合物,木材基材和这些相变材料颗粒。当阳光透过透明的半透明木材时,它会加热。我们正在融化这些颗粒,这意味着应该进入房屋的一些能量在熔化这些相变材料颗粒中。“

“所以,第一个好处是,房间不会变得像以前那样热。然后,当太阳下山时,相变物质的熔融粒子开始再次结晶,然后释放热量。我们保存了一些太阳能,并在晚上开始冷却时使用。”

所有这些功能都来自肉眼,似乎是一个完全不起眼的半透明塑料片。鉴于美学在建筑中的重要性,外表也受到了团队的关注。作为提醒的是,基材是木材,复合材料已被赋予木材的表面纹理。

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Berglund和他的团队也在尝试电致变色智能窗户。这些也使用施加为薄涂层的聚合物。通过使用开关,它们可以控制进入房间的外部光的量,甚至是该光的颜色。

在窗帘或色调上的优点是可以在不阻挡视图的情况下控制外部眩光,并且调光或增亮可以逐渐展开。Berglund说,它是调节光线水平的“更优雅的方式”。

Berglund说,迄今为止的工作已经得到了“一些专利,并有一项致力于制定这一基本专利的公司”。他说,他并不是自由地命名公司,他估计第一个产品仍然仍未击中市场。

尽管如此,商业化不是贝格尔顿的首席关注。相反,他的主要动机是“好奇推动的研究”。这对他来说显然很好。

以下是承包商在使用纳米材料之前应该考虑的问题。