木头这种材料还有晶莹剔透的

作为传统的建筑材料，木材逐渐从当今的建筑领域消失，但由于科学家的奇思妙想，木材有可能在建筑领域再次大放异彩。 最近，美国马里兰大学的研究人员制作了一种透光的树。 这种新材料不仅强度是普通树的4~5倍，而且透光率可达90%。

1、光散射论文指导，木头这种材料还有晶莹剔透的？

作为传统的建筑材料，木材逐渐从当今的建筑领域消失，但由于科学家的奇思妙想，木材有可能在建筑领域再次大放异彩。 最近，美国马里兰大学的研究人员制作了一种透光的树。 这种新材料不仅强度是普通树的4~5倍，而且透光率可达90%。

制作透光树的技术并不复杂。 研究人员首先通过化学方法，去除树中的木质素。 木质素是一种褐色的天然有机聚合物，包裹纤维素，在赋予树木强度和韧性的同时，赋予树木颜色。 之后，研究人员将脱木质素树浸泡在环氧树脂中，使树中的所有孔都充满了这种透明物质。 美丽实用的透光树诞生了。

这项研究发表在5月的Shuming hao123 (高级材料)杂志上。 该研究负责人、美国马里兰大学詹姆斯克拉克理工学院材料科学与工程系终身教授胡良兵介绍，透光树不仅强度比原始树高，能透光，而且具有普通透光材料所不具备的独特光学特性。

透光树最独特的地方在于其内部贯通了无数天然微通道。 当它还是树的一部分时，树通过这些微通道，也就是植物的维管系统，输送水和养分，维持生命。 填充环氧树脂后，这些微通道变成光的通道，形成类似光纤的结构，光聚集并沿着通道传播。 用这种新材料建造建筑物的屋顶和窗户，会有更多的光线进入房子。 在普通的玻璃和塑料中，光只是透过。

“实际上，维管束系统是非常复杂的结构，可以说是自然界的巧妙安排。 在实验室里，还很难再现如此精致的结构”。 论文第一作者、胡良兵实验室访问学者、南京大学祝名伟博士在接受《先进材料》采访时表示：“维管的直径从几十到几百微米不等，但其管壁由直径几微米的纤维构成，每根纤维又具有高强度、光学、热学、力学等结构”

树的透光率达到90%，光雾度(Optical haze，指距离入射光2.5以上的透射光占总透射光强度的比例)接近100%。 也就是说，透光树的透光率很高，但几乎所有的光都偏离了入射光的原来方向。 这也是透光树和玻璃塑料等一般材料的最大区别。 典型材料的雾度是光在材料中散射产生的，雾度和透光度成反比。 另一方面，在透光树上，光在微管中传播，具有类似光波导的效果，理想情况是不损失光能，只改变其传播方向。 由于这种独特的效果，高透光性和高雾度同时存在。

由于兼具高透光性和高雾度，这种新材料对太阳能产业也非常有价值。 由于光的透过性高，光容易透过材料，光能的损失非常低。 高光雾度增加了光在材料中通过的距离，使太阳能电池能捕获更多的光。 研究人员通过实验证明，新材料可以使实验砷化镓太阳能电池的效率提高18%左右。

顺便说一下，试验中使用的原木是实木，填充物是环氧树脂，但实际制造时对原木的种类没有要求。 因为树的基本组成和结构基本相同，可以选择的填充物也很多，可以根据需要选择不同的填充材料。 唯一的要求是木头和填料的折射率一致。 (索引匹配，即可以控制光在材料中的传播行为，例如控制两种介质的折射率尽可能接近、透射、反射和折射的比例。 如果填充环保、可降解、甚至天然的聚合物材料，新材料对环境友好。

对于新材料的应用前景，祝名伟非常乐观，他说：“作为屋顶材料，室内光线分布更均匀，更舒适。 填充彩色聚合物材料可以获得更华丽的视觉效果。 透光树的应用仅限于我们的思考，新材料将具有广阔的应用空间。 ”

现在，研究人员可以制造出厚1厘米、长宽取决于树的尺寸的透光树。 要制作透光的木桌子，可以组装成制作普通的桌子。 从技术层面来说，很少有新材料进入普通大众的生活问题。 但从实验室进入商业生产，需要优化、改进和扩大工艺和设备，肯定需要时间。

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文章来源：《光散射学报》 网址: http://www.gssxbzz.cn/zonghexinwen/2022/1206/520.html