محققان دانشگاه مرکزی جنگلداری و فناوری (CSUFT) در چانگشا چین، شیشه شفاف نسوز جدیدی را با استفاده از بامبو طبیعی ساخته‌اند.بر خلاف محصولات چوبی، این شیشه در عین حال ضد شعله، ضد دود و بسیار آب گریز است.
به گزارش تکناک، سیلیس ماده انتخابی شیشه است. در طول سال‌ها، شیشه‌های مبتنی بر سیلیس در بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند و تقاضای آن در سال 2020 از 130 میلیون تن فراتر رفته است.
در حالی که تولید شیشه به این روش آسان و ارزان است، محصول نهایی بسیار متراکم و شکننده است و فرآیند تولید، گازهای گرم کننده سیاره را منتشر می‌کند. بنابراین به یک جایگزین سازگار با محیط زیست مورد نیاز است.
محصولات بر پایه چوب
از آنجایی که جهان به دنبال راه‌های پاک‌تر برای برآورده کردن خواسته‌های خود است، تقاضا برای مواد شفاف ساخته شده از چوب افزایش یافته است. چوب علاوه بر ردپای کربن کمتر، استحکام مکانیکی و خواص عایق حرارتی بالایی دارد.
مهمتر از همه، این ماده شفافیت بهتری نسبت به شیشه سیلیس دارد و بنابراین برای کاربردهای بیشتر مناسب‌تر است. اما مشکل کمبود مواد اولیه است.
برآوردها حاکی از آن است که حتی با وجود کشت‌های برنامه ریزی شده، چوب صنعتی تا سال 2050 کمبود خواهد داشت.
علاوه بر این، پلیمرهای مورد استفاده در شفاف‌سازی چوب، آن را مستعد آتش‌سوزی می کند که یک خطر بزرگ است. برای غلبه بر این مشکلات، محققان CSUFT از بامبو برای ساخت مواد شفاف خود استفاده کردند.
تولید شیشه از بامبو
کایچائو وان، محقق کالج علوم و مهندسی مواد در CSUFT، توضیح داد که بامبو سرعت رشد و بازسازی سریع‌تری دارد که به آن اجازه می‌دهد به عنوان یک مصالح ساختمانی با رشد چهار تا هفت ساله استفاده شود.
وان در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: بامبو با خروجی چهار برابر بیشتر از چوب در هر هکتار، به دلیل کارایی استثنایی آن شناخته می‌شود و به عنوان جنگل دوم نیز شناخته می‌شود.
ترکیب بامبو شبیه به چوب است و کانال‌های عمودی آن تخلخل و نفوذپذیری بالایی دارند.
محققان از این جنبه از بامبو برای ساختن ماده شفاف شیشه‌مانند استفاده کردند. آنها از اشباع خلاء برای وارد کردن سیلیکات سدیم مایع غیر آلی (Na2O·nSiO2) به ساختار بامبوی جداشده استفاده کردند و محصول میانی تحت یک درمان آب گریز قرار گرفت.
وان در ادامه اظهار داشت: از طریق این استراتژی، ما می‌توانیم یک مانع سه لایه مقاوم در برابر شعله بسازیم که شامل یک لایه سیلان بالایی، یک لایه میانی از SiO2 است که از طریق هیدرولیز-تراکم Na2SiO3 در سطح تشکیل شده است، و یک لایه داخلی از Na2SiO3 است.
محققان در آزمایش‌های خود به این نتیجه رسیدند که ماده تازه ابداع شده آنها دارای زمان احتراق 116 ثانیه و آزادسازی حرارت تنها 0.7 مگاژول بر متر مربع است. تولید دود از این ماده نیز در 0.063 متر مربع کمتر بود. این قابلیت‌های برتر این ماده در کنار خواص مکانیکی بهتری مانند مقاومت خمشی و کششی دیده می‌شد.
محققان از مواد شفاف خود برای ساخت سلول‌های خورشیدی پروسکایت استفاده کردند. این شیشه عبور نور بالا در 71.6 درصد را نشان داد که منجر به بهبود 15.29 درصدی راندمان تبدیل انرژی شد.
