Люминесцентная древесина сможет освещать дома
Путем изменения химической структуры древесине можно придавать разнообразные и зачастую необычные свойства: например, она может быть полностью прозрачной или генерировать энергию. В новом исследовании ученые превратили обычные деревянные волокна в тонкую пленку, которая светится при воздействии на нее ультрафиолетом.
В основе достижения лежит работа с лигнином — органическим веществом, которое является компонентом клеточных стенок многих растений, в первую очередь деревьев. Именно он обеспечивает жесткость стволов и стеблей.
При изготовлении бумаги это сложное полимерное соединение удаляется из древесины, превращаясь в отходы. Ряд исследовательских групп ищет применение лигнину, например, в производстве углеродного волокна, для создания более дешевых аккумуляторов или даже особопрочного бетона.
В то же время древесина, из которой полностью удален лигнин, приобретает уникальные свойства. Например, таким способом было получено прозрачное дерево, способное накапливать и выделять тепло. Его можно использоваться вместо стекла в окнах. Причем днем этот уникальный материал поглощает тепло от солнца, поддерживая приятную прохладу в доме, а ночью — отдает накопленную энергию, способствуя поддержанию стабильной температуры в помещении.
Последнее достижение в области модификации натурального дерева сделано специалистами из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и новозеландской исследовательской организации Scion. Их работа опубликована в журнале ACS Nano.
Взяв необработанное пробковое дерево, исследователи сначала удалили из него с помощью специального раствора лигнин и примерно половину гемицеллюлоз — эти вещества также входят в состав стенок растительных клеток. Благодаря этому древесина превратилась как бы в пористый каркас.
Затем ученые ввели в заготовку другой раствор, вместе с которым пустое пространство в древесине заполнили наночастицы-полупроводники, называемые квантовыми точками, которые светятся при воздействии на них ультрафиолетового излучения. Подобные наночастицы используют, например, в некоторых передовых ЖК-дисплеях телевизоров. После такой обработки дерево спрессовали, высушили и покрыли гидрофобным материалом.
В результате получилась плотная водостойкая древесная пленка, которая, по заявлению разработчиков, обладает «отличными механическими свойствами». Но, пожалуй, наиболее впечатляющая особенность нового материала — способность излучать видимый свет.
При попадании на древесную пленку ультрафиолета, она начинает равномерно светиться оранжевым цветом. Возможности разработки исследователи продемонстрировали на модели дома. Пленка, встроенная в крышу игрушечного здания, освещает его интерьер, что хорошо видно через полупрозрачное окно и небольшой проем внизу.
По словам исследователей, меняя тип квантовых точек, можно добиться нужного цвета свечения. Разработчики предполагают, что светящаяся древесная пленка сможет служить экологически чистой натуральной альтернативой пластику и другим аналогичным материалам и найдет применение в качестве декоративного покрытия для ламп и дисплеев.
