Hout lijkt misschien meer thuis in blokhutten dan moderne architectuur, maar een speciaal behandelde houtsoort zou het trendy bouwmateriaal van morgen kunnen zijn. Vandaag, wetenschappers melden een nieuw soort transparant hout dat niet alleen licht doorlaat, maar neemt ook warmte op en geeft deze weer af, mogelijk besparen op energiekosten. Het materiaal is zwaar belastbaar en biologisch afbreekbaar, het openen van de deur voor het uiteindelijke gebruik ervan in milieuvriendelijke huizen en andere gebouwen.

De onderzoekers zullen hun resultaten vandaag presenteren op de American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

"In 2016, we hebben aangetoond dat transparant hout uitstekende warmte-isolerende eigenschappen heeft in vergelijking met glas, gecombineerd met een hoge optische transmissie, " zegt Céline Montanari, een doctoraat student die het onderzoek presenteert op de bijeenkomst. "In dit werk, we hebben geprobeerd het energieverbruik van het gebouw nog meer te verminderen door een materiaal op te nemen dat kan absorberen, warmte opslaan en afgeven."

Naarmate de economische ontwikkeling wereldwijd vordert, energieverbruik is gestegen. Veel van deze energie wordt gebruikt voor licht, warmte en koude huizen, kantoren en andere gebouwen. Glazen ramen kunnen licht doorlaten, helpen om huizen op te fleuren en te verwarmen, maar ze slaan geen energie op voor gebruik als de zon ondergaat.

Drie jaar geleden, hoofdonderzoeker Lars Berglund, doctoraat, en collega's van KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, Zweden, rapporteerde een optisch transparant hout in het ACS-tijdschrift Biomacromoleculen . De onderzoekers maakten het materiaal door een lichtabsorberend bestanddeel, lignine genaamd, uit de celwanden van balsahout te verwijderen. Om lichtverstrooiing te verminderen, ze verwerkten acryl in de poreuze houten steiger. Het team kon door het materiaal heen kijken, maar het was wazig genoeg om privacy te bieden als het als een belangrijk bouwmateriaal werd gebruikt. Het transparante hout had ook gunstige mechanische eigenschappen, waardoor het zware lasten kan dragen.

Voortbouwend op dit werk, Montanari en Berglund voegden een polymeer met de naam polyethyleenglycol (PEG) toe aan het onthout hout. "We hebben voor PEG gekozen vanwege het vermogen om warmte op te slaan, maar ook vanwege de hoge affiniteit voor hout, " zegt Montanari. "In Stockholm, er is een heel oud schip genaamd Vasa , en de wetenschappers gebruikten PEG om het hout te stabiliseren. Dus we wisten dat PEG heel diep in de houtcellen kan doordringen."

Bekend als een "faseovergangsmateriaal, " PEG is een vaste stof die smelt bij een temperatuur van 80 F, het opslaan van energie in het proces. De smelttemperatuur kan worden aangepast door verschillende soorten PEG's te gebruiken. "Tijdens een zonnige dag, het materiaal zal warmte absorberen voordat het de binnenruimte bereikt, en binnen zal het koeler zijn dan buiten, " legt Montanari uit. "En 's nachts, het omgekeerde gebeurt:de PEG wordt vast en geeft warmte binnenshuis af, zodat je een constante temperatuur in huis kunt behouden."

Het team heeft PEG ingekapseld in de verhoute houten steiger, die lekkage van het polymeer tijdens faseovergangen voorkwam. Ze hebben ook acryl in het materiaal verwerkt om het te beschermen tegen vocht. Net als hun eerdere versie, het gemodificeerde hout was transparant, hoewel een beetje wazig, en sterk, maar had de toegevoegde bonus van het opslaan van warmte.

De onderzoekers wijzen erop dat het transparante hout de potentie heeft om milieuvriendelijker te zijn dan andere bouwmaterialen zoals plastic, beton en glas. Naast de mogelijkheden voor thermische opslag, het transparante hout kan gemakkelijker worden weggegooid nadat het zijn doel heeft gediend. "De PEG en het hout zijn zowel biogebaseerd als biologisch afbreekbaar, " merkt Berglund op. "Het enige deel dat niet biologisch afbreekbaar is, is het acryl, maar dit kan worden vervangen door een ander biobased polymeer."

Nutsvoorzieningen, de focus komt te liggen op het opschalen van het productieproces om industrieel haalbaar te zijn. De onderzoekers schatten dat transparant hout binnen vijf jaar beschikbaar zou kunnen zijn voor nichetoepassingen in de interieurinrichting. Ook proberen ze de opslagcapaciteit van het materiaal te vergroten om het nog energiezuiniger te maken.