Naukowcy stworzyli z bambusa przezroczysty, przypominający szkło, ognioodporny materiał

W wyścigu w kierunku zrównoważonego budownictwa bambus szybko wyprzedza tradycyjne materiały. Naprawdę zasługuje na miano zielonej stali XXI wieku. Dzięki wytrzymałości na rozciąganie porównywalnej ze stalą i tempu wzrostu zawstydzającemu tradycyjne drewno, ta wszechstronna murawa rewolucjonizuje sposób, w jaki budujemy, łącząc cechy przyjazne dla środowiska z niezrównaną trwałością i elegancją.

Tradycyjnie bambus jest używany do budowy rusztowań oraz jako szkielet ścian, sufitów i podłóg. Jednak ostatnio bambus odgrywa coraz większą rolę w nowoczesnych, zrównoważonych budynkach. Głównym przykładem jest Wspaniały łuk w zielonej szkole na BaliWykonany z szeregu bambusowych łuków, każdy o długości 19 metrów.

Teraz zespół naukowców z Uniwersytetu Leśnictwa i Technologii Central South (CSUFT) w Chinach poszerzył granice bambusa, przekształcając go w przezroczysty materiał – zasadniczo szkło.

Co więcej, ten nowy materiał posiada trójwarstwową barierę zmniejszającą palność, która skutecznie ogranicza wydzielanie ciepła, spowalnia rozprzestrzenianie się płomieni oraz zapobiega emisji toksycznego dymu i tlenku węgla.

Obietnice i ograniczenia obecnych alternatyw szklanych

Szkło krzemionkowe od dziesięcioleci jest podstawą w branży budowlanej. W 2020 roku jego światowa produkcja sięgnęła 130 mln ton. Choć zapewnia wysoką przezroczystość i wykorzystuje łatwo dostępne surowce, tradycyjne szkło krzemionkowe charakteryzuje się kruchością, dużą gęstością i dużą zawartością CO2.₂ Emisje podczas produkcji

Alternatywą jest ostatnio jasne drewno, które zyskało na popularności ze względu na korzyści dla środowiska i doskonałe właściwości mechaniczne. Przezroczyste drewno będzie wkrótce mogło zostać wykorzystane w supermocnych wyświetlaczach smartfonów; W miękkich oprawach oświetleniowych; a nawet cechy konstrukcyjne, takie jak okna zmieniające kolor. Jednak jego zastosowanie jest ograniczone ze względu na globalny niedobór drewna, palność ze względu na zawartość polimerów i właściwości funkcjonalne.

Bambus: bardziej zrównoważona i wydajna alternatywa

Bambus, znany z szybkiego wzrostu i wysokiej produktywności, osiąga dojrzałość w ciągu czterech do siedmiu lat. Wytwarza również cztery razy więcej drewna z akra niż dąb. Chociaż technicznie jest to trawa, bambus jest chemicznie podobny do drewna. Jego struktura jest wysoce porowata i przepuszczalna, dzięki czemu nadaje się do tworzenia przezroczystych materiałów kompozytowych.

Zespół projektu CSUFT wykorzystał technologię impregnacji próżniowej do wstrzyknięcia nieorganicznego krzemianu sodu do struktury bambusa poddanej delignifikacji (usuwaniu celulozy), a następnie poddano ją obróbce hydrofobowej. Proces ten tworzy trójwarstwową barierę ognioodporną, znacznie zwiększającą odporność ogniową i właściwości mechaniczne bambusa.

Przezroczysty bambus opracowany przez zespół ma imponujące właściwości: długi czas zapłonu wynoszący 116 sekund, niskie całkowite wydzielanie ciepła, minimalną produkcję dymu i niskie szczytowe stężenie CO2. Chociaż jest przezroczysty, jest mocny mechanicznie, ma wysokie moduły zginania i rozciągania.

Ponadto materiał zastosowany jako substrat do perowskitowych ogniw słonecznych charakteryzuje się wysoką przepuszczalnością światła (71,6%) i wartością zamglenia na poziomie 96,7%, co zwiększa efektywność konwersji energii o 15,29%.

Naukowcy przewidują przyszłość, w której będziemy produkować ten przezroczysty bambus na dużą skalę do różnych zastosowań, w tym do ognioodpornego zielonego szkła i urządzeń optycznych. Rozwój ten otwiera nowe horyzonty dla zrównoważonych i wydajnych materiałów budowlanych, przyczyniając się do bardziej ekologicznych praktyk budowlanych na całym świecie.

Wyniki opublikowano w czasopiśmie badania.