瑞典皇家理工学院成功研发出透明木材！强度超玻璃

瑞典皇家理工学院 (KTH Royal Institute of Technology) 的研究人员研发出一种木质材料，该材料不仅光学透明，强度甚至超过玻璃，为窗户、太阳能电池板和节能建筑开辟了新的可能性。

这项创新源于一种化学去除木质素（一种赋予木材棕色并阻挡大部分光线的天然聚合物）的工艺，然后用丙烯酸或环氧树脂等透明聚合物取而代之。最终得到的木质贴面既能透光，又能保持结构完整性。

在 KTH 最初的实验中，薄贴面（厚度约 1 毫米）的透明度高达 85%。注入丙烯酸后，这些贴面变得非常白，并且足够清晰，可以有效地透光。

将透明木材与传统材料进行比较的测试结果令人瞩目。透明木材的抗断裂性能比有机玻璃等塑料高出约三倍，并且比玻璃坚韧约十倍。去除木质素并渗透聚合物后，木材的内部纤维结构保持完整，具有非凡的韧性。

除了机械强度之外，这种材料还比玻璃具有隔热优势。透明木材可以漫射光线，减少眩光，同时提供隔热效果。一些用聚乙烯醇 (PVA) 等聚合物处理过的木材，其导热系数比玻璃低五倍。

较厚的饰面（厚度约为 3.7 毫米）会产生雾气，虽然会将透明度降低至约 40%，但有助于营造更柔和的环境照明并提高温度稳定性。

进一步的创新包括集成相变材料，即在木结构内部改变状态时储存或释放热量的物质。这种方法可以实现温度调节：在高温时吸收热量，在低温时释放热量。

在其他实验中，KTH 及其合作者利用透明木材设计了“智能窗户”的原型。他们将一种电致变色聚合物（一种在通电后会变色的聚合物）夹在透明木材层之间，从而创造出一种在通电后会从透明变为有色（甚至洋红色）的面板。

与石油基材料不同，透明木材源自丰富的可再生资源。木材可生物降解，密度低，与合成材料相比，碳足迹更低。

尽管透明木材前景广阔，但其应用前景广阔，目前主要仍处于实验室或原型阶段。要以经济的方式扩大生产规模，需要制造技术的进步。KTH 团队正在进一步提高透明度，试验不同类型的木材，并开发类似胶合板的复合材料。

目前正在进行的研究重点包括：

光学透明度：减少雾度，尤其是在较厚的面板中。

机械一致性：确保较大面板的强度均匀。

环保聚合物：寻找生物基或更少依赖石油的渗透材料。

热电特性：增强隔热、温度调节和太阳能发电功能。

透明木材拥有广泛的潜力

节能窗户和外墙，既能照亮室内，又能提高隔热效果。

结构玻璃——承重面板，不会像传统玻璃那样破碎。

具有半透明特性的太阳能电池板适合集成到建筑物表面。

智能木质表面——通过电或热调制来调节不透明度、颜色或温度的面板。

随着工业规模的推进，透明木材可能很快就会从研究实验室走向主流建筑，重塑建筑物利用光线、管理热量和利用材料的方式。