توسعه چوب شفاف برای صفحه نمایش گوشی های هوشمند

چوب شفاف با کاربردهای موثر از صفحه نمایش گوشی های هوشمند بسیار بادوام گرفته تا وسایل نوری نرم و درخشان، آماده تبدیل شدن به وسیله‌ای همه کاره است. علاوه بر این، می توان از چوب در عناصر ساختاری مانند پنجره هایی که قابلیت تغییر رنگ را دارند، استفاده کرد.

به گزارش تکناک، چوب طبیعی همواره یک منبع کلیدی برای ساخت و ساز، سوخت و مبلمان بوده است که به دلیل تطبیق پذیری، تجدید پذیری و جذابیت و زیبایی آن ارزشمند است. با این حال، با ابداع روش هایی برای تنظیم دقیق ویژگی های انتقال نوری، حرارتی، مکانیکی و یونی مواد از طریق تغییرات شیمیایی و فیزیکی در ساختار ذاتا متخلخل و ترکیب شیمیایی چوب، امکانات جدیدی برای چوب در حال ظهور است.

در تعقیب این هدف، محققان استراتژی‌های نوآورانه‌ای را برای اصلاح چوب در سال‌های اخیر ابداع کرده‌اند و آن را با قابلیت‌های جدید آغشته کرده‌اند.

این پیشرفت‌ها دری را برای جایگزینی مواد متعارف، تجدید ناپذیر و مبتنی بر نفت در کاربردهای مختلف، از جمله خودرو، ذخیره‌سازی انرژی، ساخت‌وساز و اصلاح محیطی باز می‌کند. این تغییر به معنای تغییر مسیر از حوزه های سنتی ساخت و ساز و صنایع کاغذ برای چوب است.

پیشرفت تحقیق

زیگفرید فینک با حذف رنگدانه‌ها از سلول‌های گیاهی، چوب شفاف ایجاد کرد و فرآیند تولید چوب شفاف را در یک مجله تخصصی با تمرکز بر فناوری چوب توضیح داد.

به گزارش  Ars Technica، برای بیش از ده سال، مقاله فینک در سال 1992 به عنوان منبع قطعی در مورد چوب شفاف بود تا اینکه دانشمند دیگری در موسسه فناوری سلطنتی KTH در سوئد که لارس برگلوند نام داشت، با او آشنا شد.

به طور همزمان، گروه دیگری از محققان، به سرپرستی یک دانشمند مواد به نام لیانگ بینگ هو در دانشگاه مریلند، به طور فعال در پیشبرد چوب شفاف از طریق مهندسی مستقیم چوب طبیعی با یکدیگر مشارکت داشته اند.

چوب از کانال‌های عمودی کوچک متعددی تشکیل شده است که شبیه یک بسته نی محکم بسته شده با چسب است. این سلول‌های لوله‌ای آب و مواد مغذی را به درون درخت انتقال می‌دهند. هنگامی که درخت برداشت می شود و رطوبت تبخیر می شود، حفره های هوا باقی می مانند.

به گفته  Ars Technica، برای تولید چوب شفاف، دانشمندان ابتدا باید چسب معروف به لیگنین را تغییر دهند یا از بین ببرند که دسته‌های سلولی را به هم متصل می‌کند و یک رنگ قهوه‌ای خاکی را به تنه‌ها و شاخه‌ها می‌دهد. پس از سفید کردن یا حذف رنگ لیگنین، یک چارچوب سفید شیری از سلول های توخالی باقی می ماند.

چارچوب حاصل، غیرشفاف باقی می‌ماند، زیرا دیواره‌های سلولی نور را متفاوت از هوای درون سلول‌ها می‌شکند که مشخصه‌ای است که به نام ضریب شکست شناخته می‌شود. دستیابی به شفافیت شامل پر کردن این محفظه های هوا با موادی مانند رزین اپوکسی است که نور را به درجه ای مشابه با دیواره های سلولی خم می کند و چوب را شفاف می کند.

خواص متنوع

تیم‌های تحقیقاتی چوب شفاف که یک ماده ساختمانی با انرژی کارآمد و جمع‌آوری کننده نور است را ایجاد کردند. آنها برای ساخت آن دو مرحله اصلی را دنبال می کنند: حذف لیگنین که نور را جذب می کند و پر کردن چوب با یک اپوکسی پلیمر مانند که با ضریب شکست مطابقت دارد.

این چوب شفاف حدود 80 درصد مه نوری (معیار نور پراکنده) دارد که به بیش از 85 درصد نور اجازه عبور می دهد. این چوب می تواند بدون ایجاد تابش خیره کننده، نور خورشید را وارد کند که منجر به صرفه جویی در انرژی و روشنایی راحت داخل خانه می شود. مه بالای چوب شفاف حتی روشنایی داخل ساختمان را تضمین می کند.

همچنین این چوب دارای یکپارچگی مکانیکی قوی (حدود 100 مگاپاسکال) است، انرژی ضربه را به طور موثر جذب می کند، انعطاف پذیر است و نگرانی های ایمنی را که معمولاً با مواد شیشه ای مرتبط است، برطرف می کند.

علاوه بر این، چوب شفاف به عنوان عایق از شیشه پیشی می گیرد و به طور موثر به ساختمان ها در حفظ یا دفع گرما کمک می کند. هو و تیمش در کار خود از پلی وینیل الکل (PVA)که پلیمری است که معمولا در چسب و بسته بندی مواد غذایی یافت می شود، برای تزریق اسکلت های چوبی استفاده کردند. این کار منجر به شفافیت چوب با سرعت هدایت حرارتی پنج برابر کمتر از شیشه شد.

محققان راهی برای تکرار عملکرد پنجره‌های هوشمند کشف کردند که قادر به انتقال بین شفافیت و حالت‌های رنگی برای کنترل دید یا مسدود کردن نور خورشید هستند. به گفته  ARS Technica، روش آن‌ها شامل لایه‌بندی یک پلیمر الکتروکرومیک با قابلیت تغییر رنگ از طریق الکتریسیته بین لایه‌های چوب شفاف پوشیده شده با پلیمر الکترودی برای رسانش الکتریسیته بود.

اکنون هدف دانشمندان افزایش سازگاری چوب شفاف با محیط زیست با به حداقل رساندن استفاده از مواد شیمیایی مضر و پلیمرهای مبتنی بر فسیل در تولید آن است.