馬里蘭大學(xué)的工程師們已經(jīng)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(dá)到 10℃、強(qiáng)度是泡沫塑料的 30 倍以上、對(duì)環(huán)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(lái) (實(shí)驗(yàn)初期選擇的是美國(guó)本土的椴木)，然后去除所有的木質(zhì)素 (木材呈現(xiàn)棕/黃色和硬度的主因)。
“納米木材”在常規(guī)環(huán)境條件下隔絕一年 (前) 后的樣子
當(dāng)木材的顏色從黃色徹底“漂白”成了白色，就說(shuō)明木質(zhì)素已經(jīng)被完全去除了。實(shí)際上，這一過程和造紙很是類似。木頭被切割后，可以留意它的紋理。
加氫氧化鈉和亞硫酸鈉水煮，然后用雙氧水 (過氧化氫) 處理，以去除木質(zhì)素和大部分的半纖維素。接著冷凍干燥、以保持木材的結(jié)構(gòu)，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(zhì)素從木塊中抽出后，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(jié)構(gòu)。與家用隔熱常用的聚乙烯、或硅類材料相比，其隔熱效果要高出好幾個(gè)層級(jí)。
與此同時(shí)，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(gè)方向上，就沒有那么容易了。
微觀結(jié)構(gòu)圖-熱量輕松通過隧道管疏散，而不是穿越過去，產(chǎn)生強(qiáng)烈的各向異性。
設(shè)計(jì)師們可以利用這項(xiàng)特性，將熱量傳遞到他們認(rèn)為合適的地方，并在其它地方阻擋住——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(yīng)變性。在單向崩潰測(cè)試中，其強(qiáng)度實(shí)測(cè)為發(fā)泡材料 (聚苯乙烯) 的 30 倍以上。此外由于整體顯現(xiàn)白色，其反射太陽(yáng)光的效果也很出眾。
實(shí)驗(yàn)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(xiàng)研究由博士后學(xué)生 Tian Li 和助理教授 Liangbing Hu 帶領(lǐng)，他們認(rèn)為這是一種很吸引人的材料，但在其走入千家萬(wàn)戶之前，仍有許多工作要完善，比如防火處理。
畢竟由于木材的高度易燃特性，想要在建筑行業(yè)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(huán)保特性，以及方便地加工成紙片、木塊、或卷曲等形式。
“納米木材”的生產(chǎn)流程
最后，阻擋這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模商用的關(guān)鍵，就是“干燥、漂白”木材的成本。如果成本居高不下，那么短時(shí)間內(nèi)也是無(wú)法投入實(shí)際運(yùn)用的。
有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在 3 月 9 日出版的《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）期刊上。
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