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透明木头不止透光性好,而且更节能,光线更均匀
梅西 2016-08-23
导语

大家在生活中见到的都是玻璃窗,有没有见过透明的木头窗户呢?现在的科学家脑洞大开,就设计出了这么一种窗户,它可以均匀地透过自然光,而且不会改变屋内光线的角度。带有这样窗户的房子,你会心动吗?

                  

还记得美国马里兰大学材料科学与工程学院和能源研究中心的华人科学家胡良兵带领的团队研制的透明木头嘛?该透明木头的透光性达到90%,被认为它将来能应用在家具、建筑材料等多个领域。

日前,该团队更近一步,使用透明玻璃设计出了这么一种窗户,它可以均匀地透过自然光,而且不会改变屋内光线的角度。

该团队的最新研究证明了由木材做的窗户比玻璃窗户能够透过更多的自然光,而且对光的能源利用率更高。相关研究成果发表在Advanced Energy Materials上的一篇同行评议中,文章中指出他们的透明木材能够提供更好的保温效果,尽可能多地让光透过窗户,同时还能消除杂光,提供统一、均匀的室内光。

这项新研究的第一作者Tian Li说:“这种透明的木头窗户透过的光只比玻璃窗户少一点,但是热量却少很多。这种材料透明度很高,但是不必担心自己的私人空间,因为它并非完全透光。我们也研究了不同波长的可见光穿过木头的机理,以及它能阻止热量传播的原因。”

该研究团队搭建了一个小型模型屋,在天花板上安置了这种透明的木头窗户,然后就开始测试其性能。结果显示,与安装玻璃窗的方向相比,在安装木头窗户的房间里,光线能够更加均匀地分布。

木头里面的通道能够“指挥”可见光穿过材料,但是,木头里面的细胞结构仍然会反弹一部分光,即所谓的雾度。这就意味着光不会直射入你的眼睛,这样你看东西的时候会更舒服。研究人员在马里兰大学先进成像显微实验室拍摄到了透明木头的细胞结构。

透明的木头里面的细胞结构同原来的木头一样,木头被削成颗粒,那些从植物根部输送水分和营养物质的通道四通八达,由此还可以减小窗户尺寸,但不影响透光效果。这种新型的透明木头窗户就利用这些天然通道引导自然光穿过木头。

当太阳照射带有玻璃窗户的房子时,随着太阳的移动,光线透过玻璃窗的角度也会跟着改变。如果是木头窗户的话,太阳在天空中变换方位时,木头里面的通道仍会让光线以相同的角度透到屋内。

“这就意味着你的猫就不用每隔几分钟起来重新找一个有阳光的地方睡觉了。” Tian Li说道,“有了木头窗户,屋内的阳光会一直待在同一个地方。同样地,房间会均匀地受到阳光的洗礼。”

使用这种透明木头就像使用天然木头一样,研究人员说道。但是不同点在于,这种透明木头加入了高分子化合物,还具有防水功能。它里面的细胞结构有效地阻止了碎裂,所以木头窗户克服了玻璃易碎的缺点。

现在,该研究小组为他们的透明木头制作工艺申请了专利保护,首先要漂白木材里面的木质素,它是一种让木材呈现棕色以及变得粗壮的成分。漂白之后,将木材浸泡在环氧基树脂中,增加韧性,同时也让木材清晰透明。我们曾经用椴木成功做出了一个2cm×2cm的小窗户,当然,也可以做成任何大小。研究人员如是说道。

文章链接:

Tian Li, et al, "Wood Composite as an Energy Efficient Building Material: Guided Sunlight Transmittance and Effective Thermal Insulation,"Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.201601122

新闻链接:

Wood Windows Are Cooler than Glass

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  • 透明木头
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文章评论(1)
金陵[北京大学]

有钱了,回乡下用这木头建个别墅

729天前 | 回复
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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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