超级木!窗户和木头做的刀

材料科学家赋予木材超强的性能;透明的窗户,特别硬的刀。
2021年11月23日

采访

李腾,马里兰大学

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树木的年轮表明树木的年龄

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听起来好像我们可以用木头盖房子,用木头把墙壁刷成亮闪闪的颜色,现在我们所需要的只是木窗和木制餐具。这听起来有点牵强,但这些已经被发明出来了。Sally Le Page采访了来自马里兰大学的机械工程师Teng Li。

莎莉:那你怎么让木头透明呢?

唐:那边有两个台阶。第一步是更多的化学处理。你把木头漂白,然后它穿透的木头是合成聚合物,最终的木头实际上是透明的。

莎莉:太棒了!你为什么要把木头做成透明的?玻璃有什么问题吗?

唐-我们已经在窗户和其他应用中使用玻璃很多年了,但是玻璃有几个缺点。例如,我们知道玻璃很脆。它很容易碎成锋利的碎片。相比之下,透明木材比玻璃坚硬得多。此外,建筑中的玻璃生产具有沉重的碳足迹,相比之下,透明木材由可持续和可再生资源制成,碳排放低,并且具有更好的热效率。

莎莉:所以即使经过了所有的漂白和你需要添加的树脂,它仍然比玻璃更环保。

唐:我希望它在未来作为玻璃的潜在替代品有很好的潜力。

莎莉-你说这是未来的潜力。我们已经得到的部分有多大?有人用透明木头做窗户了吗?

唐:还没有。到目前为止,我相信这是在实验室规模完成的,但我提到的过程可以扩展到工业规模,当它进入商业化阶段。

莎莉:难以置信。我等不及要看了。我听说在你的实验室里,唐,你用木头做了一把牛排刀。你到底是怎么想到的?

唐:是的。我们一直致力于探索木材的新用途。我们有这个过程使木材比天然木材热23倍。然后我们绞尽脑汁想找到它的潜在应用,我们意识到实际上我们在日常生活中使用了很多更硬的材料。比如餐刀,我们通常用不锈钢的,聚会时用塑料的。我们想做一把超级硬的木刀。事实证明,它实际上非常锋利,实际上比我们使用的典型餐桌刀还要锋利。

莎莉:等等,木刀比钢刀更锋利?

唐:是的。我们测量了超硬木刀的切削力,并与不锈钢或天然木材或塑料制成的典型餐刀的切削力进行了比较,结果表明,超硬木刀的梳理力较小。

莎莉,我绝不会相信的。你要对木头做什么才能让它这么硬?

唐——它的发展分为两步。第一步是化学处理,正如你在今天节目早些时候提到的。我们部分去除木材中的一种成分,也就是木质素。在第二步,你可以把木材致密成一块材料,这比天然木材要热得多。

莎莉:当你有了你的木刀,你还能把它放在洗碗机里吗?

唐:哦,是的。如果你看看我们的厨房,我们一直在使用木器,砧板,勺子,筷子,它们可以多次使用。你可以在洗碗机里洗。它可以在很长一段时间内使用,而且超级硬木的耐久性实际上比天然木材要好,所以我们希望它可以使用更长的时间。

莎莉:太棒了。我是那种买了便宜刀就马上变钝的人。所以听起来你的木头可能更好。然后你还在研究超级坚固的木头。你能多告诉我一点吗?

唐:是的。因此,使用同样的工艺,你可以使天然木材比原始材料坚固10倍以上。此外,由此产生的超强木材重量更轻。例如,这种超强木材的强度与某些钢材相当,甚至更高,但密度是钢材的六分之一,这意味着你得到的材料,与钢材相当,但重量更轻。因此,作为钢铁的替代品,它具有很大的潜力。

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