Chế tạo thành công vật liệu kính siêu bền, nhưng lại được làm từ gỗ

Gỗ là một vật liệu bền và linh hoạt, nhưng nó có thể mục nát, bị sâu bọ ăn mòn và chắn ánh sáng. Kính cũng không khá hơn là mấy, chúng bể dễ dàng và không thể chắn nhiệt hiệu quả.

Tuy nhiên các kĩ sư đã tìm ra cách khắc phục được nhược điểm của cả hai loại chất liệu này bằng cách tạo ra gỗ trong suốt. Đội ngũ được chỉ đạo bởi nhà vật liệu học Liangbing Hu tại Đại học Maryland, đã đăng kí bản quyền một phương pháp được phát triển nhằm khiến gỗ trở nên trong suốt và khiến nó bền hơn.

Sciencealert lần đầu tiên viết về vật liệu kì lạ này vào tháng 5 năm 2016, nhưng các nhà khoa học trên gần đây mới công bố nghiên cứu chi tiết về tính chất của vật liệu này trong báo Advanced Energy Materials.

Nó bền đến mức nào? Các kĩ sư viết trong nghiên cứu rằng nó có "khả năng hấp thụ lực tác động lớn khắc phục hạn chế về an toàn của vật liệu kính".

Tai nghe mắt thấy, hãy xem họ thử hết sức đập vỡ thứ này với búa. Bạn có thể thấy một tấm kính vụn ở bên trái có vẻ không chịu được bài kiểm tra này tốt cho lắm:

Dùng búa đập mạnh như vật liệu mới này cũng không hề hấn gì.

Cách mà họ tạo ra vật liệu này hiện giờ vẫn là một bí mật, nhưng Martha Heil, đại diện cho trung tâm Nanocentre Đại học Maryland, trả lời báo Business Insider vào tháng 5 rằng quá trình này có bao gồm sử dụng chất tẩy trắng, epoxy và dĩ nhiên là gỗ. Đầu tiên các nhà khoa học ngâm gỗ trong sút, hay còn biết đến với công thức Natri Hidroxit. Hoá chất này loại bỏ lignin, một hợp chất trong gỗ khiến chúng có màu nâu, cứng và chống sâu bọ.

Heil cho biết cần 10 phút để tẩy trắng một mảnh gỗ nhỏ và mất tới 24 giờ để tẩy trắng một khúc gỗ nhỏ. Sau đó, gỗ được ngâm trong một "dung dịch trắng" để làm trong suốt. Tại bước này mảnh gỗ "khá giòn và dễ bể vụn", theo Heil.

Mảnh gỗ sẽ trông như thế này nếu bạn không tẩy trắng nó đủ lâu – để ý các vòng lignin đen đậm còn lại:

Loại "kính" đặc biệt này được làm từ gỗ.

Sau khi đã được xử lí hoàn toàn, gỗ trong suốt được ngâm trong dung dịch epoxytương tự như hồ dán để trở nên cứng và có thể nhìn thấu.

Quá trình này biến cấu trúc các ống xen-lu-lô nhiều lỗ trong gỗ - bình thường có tác dụng hút nước, đưa nước lên tới các lá và đưa đường xuống rễ - trở thành các thấu kính khuếch tán ánh sáng vô cùng tốt. "Điều này giúp ánh sáng trong nhà được phân tán đồng đều, bất kể nguồn sáng – Mặt trời ở hướng nào", nhà vật liệu học Tian Li cho biết. Do vậy, chỉ cần ánh sáng chiếu vào ngay cả ở một góc rất hẹp cũng đủ để chiếu sáng qua cửa sổ bằng vật liệu này. Và bởi vì loại "kính" này được làm từ gỗ, nó cũng là một vật liệu cách nhiệt tốt. "Gỗ trong suốt của chúng tôi có tính chất truyền nhiệt thấp so với kính, khiến chúng trở thành vật liệu cách nhiệt tốt với ảnh hưởng môi trường thấp", nhóm kĩ sư viết trong bài nghiên cứu.

Các nhà khoa học mong rằng phát minh của họ sẽ khiến gỗ trở thành bước đột phá mới trong lĩnh vực vật liệu xây dựng tái chế được, nhưng họ sẽ phải nâng cấp công nghệ của họ lên quy mô công nghiệp – và hoàn chỉnh công thức của mình, loại bỏ các hoá chất độc hại ra khỏi nó. "Tạo ra gỗ trong suốt yêu cầu sử dụng epoxy, cho nên phương pháp này vẫn chưa thân thiện với môi trường cho lắm", Heil nói. Bà cho biết thêm rằng nhóm đang "thử nghiệm với các loại chất khác bao gồm PVP (polyvinylphenol), vốn là một chất có thể tái chế".

Hi vọng rằng các cửa sổ chống vỡ thân thiện với môi trường làm từ gỗ sẽ xuất hiện trong nhà chúng ta trong tương lai không xa.

Kiến cận tổng hợp