Toen Timothée Boitouzet architectuur studeerde in Japan, waar gebouwen aardbevingen moeten overleven, hij realiseerde zich dat het volgende slimme materiaal er een zou kunnen zijn dat mensen al duizenden jaren gebruiken:hout.

"In Frankrijk, we bouwen meer met beton en steen dan met hout, " zei hij. "Toen ik werd blootgesteld aan de Japanse bouwcultuur, Ik realiseerde me hoe je fantastische constructies kunt bouwen met hout. Dit materiaal dat we als een oud materiaal beschouwden, zonder innovatie, was eigenlijk super slim. Hierdoor raakte ik enthousiast over hout."

in 2016, Boitouzet richtte materiaalwetenschappelijk bedrijf Woodoo op in Parijs, Frankrijk, die hout retrofits om het nieuwe eigenschappen te geven. Zijn focus ligt op het transformeren van de bouwsector door staal te vervangen door hout, bijvoorbeeld. In tegenstelling tot andere bouwmaterialen, zoals steen of beton dat zand bevat, hout is een hernieuwbare hulpbron, waardoor het een aantrekkelijk duurzaam bouwmateriaal is, aldus Boitouzet.

Meer bouwen met bomen kan ook helpen de grote ecologische voetafdruk van de bouwsector te verminderen, die de klimaatverandering versnelt. Een recent rapport van de World Green Building Council schat dat 11% van de wereldwijde CO2-uitstoot afkomstig is van materialen en bouwprocessen gedurende de hele levenscyclus van het gebouw. Omdat bomen koolstof bevatten, het gebruik van hout in gebouwen is een manier om koolstof op te slaan.

Hout, echter, kan voor meer worden gebruikt dan steunpilaren. Door selectief de lignine van hout te extraheren - de stof waaruit de celwanden bestaan ​​- en deze te vervangen door een specifiek type polymeer, het wordt een nieuw materiaal. '(Dit hout) is weerbestendig, meer brandwerend, drie tot vijf keer sterker, en transparant, ' zei Boitouzet.

De optische eigenschappen van het polymeer zijn afgestemd op die van het hout, zodat het licht niet buigt wanneer het door het vergrote hout beweegt. In plaats daarvan, het gaat door. Deze transparantie opent een breed scala aan mogelijkheden.

vergroot

Tot dusver, automobielbedrijven zijn degenen die de meeste interesse hebben getoond in zijn augmented wood.

Momenteel, via een project genaamd Woodoo Augmented Wood, het bedrijf werkt aan de integratie van elektronica in zijn aanraakgevoelige hout, door samenwerking met branchepartners. Het materiaal, die licht doorlaat, worden houten panelen voor 'tactiele dashboards' in auto's, zegt Boitouzet.

Woodoo ziet de auto-industrie als een toegangspoort om zijn producten op de markt te brengen, terwijl we houtproducten introduceren die lichter zijn en minder uitstoot veroorzaken dan traditionele panelen.

Boitouzet is niet de enige die enthousiast is over de mogelijkheden die hout biedt. Lars Berglund, een professor in hout en houtcomposieten aan het KTH Royal Institute of Technology in Zweden, heeft ontdekt dat er veel toepassingen zijn voor transparante, sterk hout.

"Het is een moeilijk gebied om origineel te zijn, omdat mensen honderden jaren aan houttechnologie hebben gewerkt, " zei prof. Berglund, die het WoodNanoTech-project leidt. Terwijl ander onderzoek vooral heeft geprobeerd de tekortkomingen aan te pakken, zoals de gevoeligheid voor water, hij en zijn team hebben zich gericht op andere kenmerken van hout.

"We hebben ons van die beperking kunnen bevrijden en naar nieuwe mogelijkheden kunnen kijken die tot nu toe niet zijn overwogen, " zei hij. Hun focus ligt op het gebruik van transparant hout voor technische toepassingen.

Prof. Berglund gebruikt hout als sjabloon voor nanotechnologie door - net als Boitouzet - de lignine te verwijderen, introductie van een optisch compatibel polymeer, en het toevoegen van andere technologie om de functionaliteit te verbreden.

De toepassing die prof. Berglund het meest opwindt, is het inbedden van kwantumstippen in hout om lichtgevende diodes (LED's) te maken, omdat hij vermoedt dat het de applicatie zou kunnen zijn die het team in staat zal stellen door te breken op de commerciële markt. "Het idee is dat je plafond een houten paneel zou zijn, en het houten paneel zou deze LED-functie hebben, zo heb je binnenverlichting direct vanaf het plafond, " hij zei.

In tegenstelling tot een puntbronlicht, het licht van het transparante hout is diffuus, waardoor het natuurlijker en prettiger voor het oog wordt, zegt prof. Berglund. Quantum dots zijn een verzameling halfgeleideratomen, een paar nanometer breed, die fluoresceren bij blootstelling aan UV-licht. Deze panelen zijn slechts één van de vele toepassingen die WoodNanoTech heeft bedacht voor hun transparante hout.

Het hout kan ook de basis vormen voor elektrochrome ramen. Deze 'slimme ramen, ' die zijn geverfd met een dunne laag polymeer, kunnen licht blokkeren wanneer er elektriciteit doorheen loopt.

Energie

Prof. Berglund is van mening dat dit hout van de volgende generatie ook een plaats heeft in de energiesector. "We kunnen de efficiëntie (van zonnecellen) verbeteren omdat de verstrooiing van het licht (in het hout) betekent dat de weg van het (licht) langer is, zodat u meer energie kunt opnemen, " hij zei.

En het gebruik van een faseovergangsmateriaal in plaats van een polymeer om de lignine te vervangen, transformeert hout in een energieopslagapparaat. Tijdens de Dag, dit doordrenkte hout kan warmte absorberen, maar 's nachts, als de temperatuur afkoelt, het faseovergangsmateriaal kristalliseert, warmte afgeven.

"We beginnen met het hout, dragend maken, en vervolgens (nano)technologie integreren met andere functies, " zei prof. Berglund.

De belangrijkste uitdaging voor nieuwe technologieën is schaalbaarheid, en hout van de volgende generatie is geen uitzondering. "Hoe schaal je op van labverwerking, waar je de controle hebt over je nanostructuur, tot iets dat op industriële schaal kan worden gedaan?" vroeg Prof. Berglund, eraan toevoegend dat ze op zoek zijn naar commerciële partners. Dit kan moeilijk zijn voor academische onderzoeksprojecten.

Voor Woodoo's Boitouzet, het feit dat hun bedrijf al industriële partners heeft, stelt hen in staat om de productie te verhogen. Momenteel, ze produceren 5, 000 vierkante meter vermeerderd hout per jaar - dat is ongeveer driekwart van een voetbalveld - en streven nu naar 300, 000 vierkante meter per jaar.

Gelukkig, hout voor vermeerderd hout is gemakkelijk te verkrijgen.

Er zijn al veel plaatsen waar ze hout kunnen kopen, zegt Boitouzet. Woodoo gebruikt beuken, pijnboom, en populier, onder andere, terwijl het onderzoeksteam van prof. Berglund balsa ombouwt en zijn aandacht richt op berken.

De volgende stap voor Prof. Berglund is om zijn gemodificeerde hout milieuvriendelijker te maken. Een manier om dit te doen zou zijn om zoveel mogelijk van de lignine vast te houden, in plaats van het weg te gooien. "Als je het verwijdert, je voegt een chemische stap toe die energie gaat kosten, oplosmiddelen nodig, " zei hij. Meer lignine gebruiken betekent ook dat er meer koolstof in gebouwen wordt vastgehouden.

Direct, zijn team richt zich op het gebruik van een groener polymeer in de materialen. "Tot dusver, we hebben op petroleum gebaseerde polymeren gebruikt om het hout te impregneren, maar we werken nu heel intensief om een ​​biobased polymeer te gebruiken, " zei hij. Dat zou de positie van hout van de volgende generatie als bouwmateriaal van de toekomst veiligstellen.