когда Тимоти Бойтузет изучал архитектуру в Японии, где здания должны выдерживать землетрясения, понимал, что следующим разумным материалом может быть то, что люди использовали на протяжении тысячелетий: дерево.
«Во Франции мы больше строим из бетона и камня, чем из дерева»он сказал. «Когда я познакомился с японской строительной культурой, я понял, как строить фантастические конструкции из дерева. Этот материал, который мы не считаем инновационным, на самом деле очень умный. Настоящий материал будущего. Именно это связало меня с проектом прозрачного и дополненного дерева».
В 2016 году Boitouzet основана во Франции WooDoo, компания в области материаловедения, базирующаяся в Париже. Woodoo модифицирует древесину, придавая ей новые свойства. Его цель — преобразовать строительную отрасль, например, заменив сталь древесиной.
По его словам, в отличие от других строительных материалов, таких как камень или цемент, содержащий песок, древесина является возобновляемым ресурсом, что делает его устойчивым строительным материалом. Буатузе.
Мы разумно управляем деревьями
Строительство большего количества деревьев с помощью деревьев дает как возможность, так и ответственность. Эта возможность заключается в том, чтобы помочь ограничить выбросы углекислого газа в строительной отрасли, которые ускоряют изменение климата. Недавний отчет Всемирного совета по экологическому строительству По оценкам, 11% глобальных выбросов углерода приходится на строительные материалы и процессы в течение всего жизненного цикла здания. Поскольку деревья содержат углерод, использование древесины в зданиях — это способ сохранить углерод. Если вы хотите сделать дополненную древесину материалом будущего, вам следует разумно управлять использованием деревьев, стараясь сажать (и сажать много) больше экземпляров, чем необходимо для строительства.
Прозрачная древесина, перелом в материалах
Извлекая из древесины лигнин, вещество, составляющее ее клеточные стенки, и заменяя его определенным типом полимера, древесина становится новым прозрачным материалом. «Он устойчив к атмосферным воздействиям, более огнеупорен и в три-пять раз прочнее. И тогда это прозрачно», — говорит Буатузе.
Не стоит недооценивать это свойство: Благодаря характеристикам полимера, добавляемого для замены лигнина, свет проходит сквозь древесину и открывает множество возможных применений.
Дополненная реальность, «дополненная» древесина
Пока что автопроизводители проявляют наибольший интерес к его прозрачной древесине.
В настоящее время через проект под названием Дополненная древесина Woodoo, Компания работает над интеграцией электроники в свою «сенсорную» древесину в сотрудничестве с отраслевыми партнерами. Материал будущего, пропускающий свет, станет неотъемлемой частью особых «тактильных приборных панелей» автомобилей, панелей, включающих в себя элементы управления и дисплеи.
Woodoo рассматривает автомобильную промышленность как ворота для вывода своей продукции на рынок, одновременно предлагая изделия из древесины, которые легче и производят меньше выбросов, чем традиционные панели.
Бойтузе не единственный, кто в восторге от возможностей, которые предлагает древесина. Ларс БерглундПрофессор кафедры дерева и композитных материалов Королевского технологического института KTH в Швеции обнаружил, что существует множество областей применения прозрачных и стойких пород дерева.
«Это область, которая требует большого творчества для инноваций, потому что люди работают над технологиями обработки древесины сотни лет», сказал Берглунд.
В то время как другие исследования в основном пытались устранить его недостатки, такие как чувствительность к воде, он и его команда сосредоточились на других характеристиках. Их основное внимание уделяется использованию прозрачной древесины для инженерных целей.
Профессор. Берглунд использует древесину в качестве модели для нанотехнологий: как Boitouzet устраняет лигнин, вводит полимер и добавляет другие технологии, чтобы повысить его функциональность и сделать материал прозрачным.
Яркий потолок
Команда Берглунда в настоящее время изучает приложение, заключающееся в внедрении квантовых точек в древесину для создания светоизлучающих диодов (LED). «Идея состоит в том, чтобы, например, сделать полностью светящийся деревянный потолок»он сказал.
В отличие от точечного света, свет прозрачного дерева рассеянный, более естественный и удобный для наблюдения, говорит проф. Берглунд. Квантовые точки представляют собой совокупность полупроводниковых атомов шириной в несколько нанометров, которые освещаются при воздействии ультрафиолетового излучения.
Эти панели - лишь одно из многих возможных применений прозрачной древесины как материала будущего.
Дерево также может служить основой для электрохромных окон. «Умные окна», которые могут блокировать свет, когда через них проходит электричество.
Деревянные батареи
Берглунд считает, что древесина нового поколения также может быть использована в энергетическом секторе. «Мы можем повысить эффективность (солнечных элементов), потому что рассеивание света (внутри древесины) заставляет его проходить более длинный путь: другими словами, вы можете поглощать больше энергии»он сказал.
Использование материала с фазовым переходом вместо полимера для замены лигнина превращает древесину в устройство хранения энергии. В течение дня эта «деревянная батарея» может поглощать тепло, но ночью, когда температура снижается, материал с фазовым переходом кристаллизуется, выделяя тепло.
Задача: масштабируемость и среда
«Как перейти от обработки в лаборатории, где вы имеете жесткий контроль над своей наноструктурой, к чему-то, что можно делать в промышленных масштабах?» спрашивает проф. Берглунд. Масштабируемость и поиск деловых партнеров, как правило, являются проблемой для любой новой разработки, и прозрачная древесина не является исключением.
Другая важная задача - сделать древесину из добавок еще более экологичной. Один из способов сделать это - хранить как можно больше лигнина, а не выбрасывать его. «Если вы удалите его, вы добавите химическую стадию, которая требует энергии и растворителей».говорит Берглунд.
Вот почему его команда сосредоточена на использовании в материалах более экологически чистого полимера. «До сих пор использовались материалы на нефтяной основе для лучшего связывания древесины, но теперь мы работаем с полимером на биологической основе».
