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普通玻璃作为重要的建筑材料，对室内能耗影响重大。玻璃的高总透光率允许更多的自然光并减少人造光的使用。然而，玻璃具有高导热性，这会增加热损失并降低能源效率。透明木材因其高透光率、可调光雾和优异的隔热性能而被证明是一种很有前途的建筑材料。

介绍

透明木是一种透明的木质复合材料，具有优良的隔热性能和光学性能。透明木材的透光率高达90%，雾度仅为10%。透明木材的导热系数仅为普通玻璃的1/3。透明木材还具有较大的韧性和延展性。透明木材以其优异的光学性能、低导热性和优异的机械性能，正在成为一种潜在的建筑材料。有效地结合光学和高机械性能仍然具有挑战性，而提高光学性能通常需要牺牲机械性能。此外，透明木材的环境和紫外线稳定性以及使用寿命尚未得到充分表征。

为什么要开发透明木材？

住宅和商业建筑的照明和气候控制占总能源消耗的近40%。其中，普通玻璃是重要的建筑材料，对室内能耗影响重大。玻璃的高总透光率允许更多的自然光并减少人造光的使用。然而，玻璃具有高导热性，这会增加热损失并降低能源效率。因此，迫切需要开发一种兼具优异隔热性能和光学性能的透明材料，能够提高玻璃的隔热性能或替代玻璃。

透明木材因其高透光率、可调光雾和优异的隔热性能而被证明是一种很有前途的建筑材料。然而，透明木质材料通常具有较高的雾度，这对其替代玻璃的实际应用构成了重大障碍。

谁开发了透明树？

研究成果发表在美国《先进材料》杂志上。

胡良兵副教授等人首先将木材中的色木质素成分去除，然后在其中填充光折射率匹配材料环氧树脂，使木材具有光学透明性。测试结果显示整体透光率可达90%。胡良兵介绍，透明木材比原木强度更高，比玻璃或塑料更环保，并且具有常用透明材料所不具备的独特光学性能。该研究的第一作者是中国南京大学访学者朱明伟。

怎样让木头变得透明？

制备透明木材需要两个主要过程漂白和半透明。

脱色处理

漂白处理去除了木材中的吸光物质木质素，同时也增加了木材的孔隙率，为后续的树脂浸渍提供更多的通道。由于木质素起着支撑和结合木材细胞的作用，因此在去除木质素的过程中必须防止木材分散成纤维，这是制造透明木材的难点之一。脱色方法有氯酸盐法、亚氯酸盐法、亚硫酸盐法、酶处理法等。

次氯酸盐是常用的漂白剂，其用于去除木质素主要涉及氧化和氯化反应。亚氯酸盐脱木质素在酸性条件下进行，产生不稳定的亚氯酸，亚氯酸可与木质素相互作用并导致其分解和溶解。生物酶通过酶法分解木质素并使其脱色。

透明处理

木材漂白后，呈现白色而不是透明。脱色后存放在蒸馏水中，此时木材细胞壁的主要成分是纤维素和半纤维素，这些材料的折射率与木材缝隙中的蒸馏水相差较大，透明处理主要是控制透明度。折射率。首先，将木材脱水，然后将折射率与纤维素相似的树脂填充并浸渍到木材的孔隙中并硬化。

目前采用的主要脱水方法是使用无、易挥发的有机溶剂以11的比例代替水，以保证脱水后木材原有形状不改变、孔隙不收缩。浸渍树脂必须透明、不吸光、具有与木纤维相似的折射率、与羊毛纤维有良好的相容性，主要使用的树脂有环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮等。

透明木材特性

高强度。透明木材的强度是未经处理的木材的4至6倍，并且优于玻璃。

高透光率。透光率越高，物体变得越透明。研究表明，透明木材比玻璃透射更多的光。影响透明木材透光率的主要因素是树脂和木质纤维素的折射率不完全匹配。

它很容易降解。木材本身是生物质材料，可堆肥，使得透明木材更加环保、环保。

它具有低导热率。透明木材可以吸收、储存和释放热量，因此它不仅可以用来制作家具，而且有望成为一种低能耗的新型建筑材料。

模糊的感觉。透明木材的透明度可以通过添加聚乙二醇、丙烯酸等聚合物来实现各种朦胧的感觉，而透明木材散热后会变得有些朦胧。

可图案化的透明木材

化学刷涂结合紫外线照射技术，可以选择性地对木材样品的指定区域进行漂白，生产出具有多种图案的透明木材。

利用天然木材（6~36）和透明木材（~90）透光率的差异，可以选择性、精确地构建透明木材。首先，使用刷子在天然木材样品上使用H2O2作为“墨水”绘制所需的图案。然后该区域被紫外线照射并变成白色。然后环氧树脂渗透木质素改性木材的微通道，形成具有所需图案的透明木材。

透明木的量产

胡良兵联合创办的InventWood公司正在将这种材料产业化。对于机场墙面、博物馆墙面、玻璃屋顶、室内吊顶等较为常见的应用场景，美丽的木材能够很好地满足这些场合的审美要求。

目前，实验室已制作出320毫米、170毫米、06毫米尺寸的样品。报告表明，实验室制备美丽木材的成本非常低廉，预计未来将实现大规模制备。这种美丽的木材真正应用于公共生活还需要一段时间。预计目前的实验室专利将转移给公司，这将解决量产题并加速实施。

透明木材的应用研究

现有研究主要集中在电子设备、光学器件、住宅节能建筑、功能装饰材料等领域的应用。

2017年，科学家将CsxWO3纳米粒子分散在预聚合的甲基丙烯酸甲酯中，并用上述聚合物填充精密木材模板的纳米孔。采用透光率为86、雾度为90的透明木材代替玻璃作为隔热窗材料，全天允许日光照射和隐私，并且通过屏蔽近红外线有利于节能。空调等住宅建筑的消耗损耗、节能减排。

2019年，清木制剂逐渐从薄木向厚木演变。科学家提出，采用厚度为2-5厘米的半透明木质材料作为房屋模型的墙体材料，采用蒸汽脱木素和环氧树脂浸渍的方式，有效收集阳光，实现室内采光的一致性和均匀性。

透明木材也是一种有益的功能性装饰材料。

为了增加研究的实用性，有效拓展家居装饰材料的品种，吴彦等人采用不同密度的各种常见树种，直接浸渍具有折射率的木材的细胞腔和细胞间隙。透明木是通过匹配预聚甲基丙烯酸甲酯制造而成。在这个过程中，木质素得到保留，缩短了透明木材的制备过程并增加了能源节约，而且生产出来的半透明木材不仅能透光，而且保持了天然木材的颜色和纹理，这是一项开创性的技术。

2019年，林士奇等人发明了高面积透明木材制备技术，先用树脂浸渍精美模板，然后弯曲成型，再固化，得到高面积透明木材。木材的曲面稳定，具有优良的力学性能，透光率可达85以上。该技术在将透明木材应用于功能性装饰材料时增加了可成型性。

本文使用的部分照片取自网络。

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