Dřevo je skvělý a prastarý stavební materiál. Ve stavebnictví je používáme odnepaměti. Výborně se s ním pracuje, skvěle izoluje teplo, je pevné a pokud je ošetřováno, pak i odolné. Ovšem dřevo a průhledné? Je nad slunce jasné, že průhledná dřevina neexistuje. Jenže právě tento paradox se podařilo překonat a vznikl jeden z nejslibnějších stavebních materiálů budoucnosti. Vědci z Energetického výzkumného centra University of Maryland a na druhé straně planety vědci ze švédského Královského technologického ústavu vyvinuli procesy, jak přeměnit dřevo na průhledné, respektive průsvitné. A dokonce materiál zároveň učinit pevnějším a odolnějším.
)
Několik vět o sklu
Na skok odběhněme od dřeva ke sklu, dosud neodmyslitelnému materiálu prosklení budov. O sklu je známo, že je nejslabším článkem obálek budov. Uniká jím nejvíce tepla. Navíc je křehké a snadno se rozbije. Křehkost skla lze sice eliminovat tvrzením, pak je ale tento materiál velice drahý. Použít lze i fólii, ta však rozbití skla nezabrání, zabrání jen tomu, aby se vysypalo na zem a také zvýší zabezpečení budov. Rozbitým oknem se prostě lupič nedostane dovnitř tak snadno. Hledají se proto alternativy, jak vlastnosti skla ještě zlepšit, ale hlavně, čím je nahradit. Je totiž jasné, že i materiál, ze kterého se sklo vyrábí, jednoho dne dojde. A nám nezbude nic jiného než nekonečná recyklace vysloužilých skleněných výrobků.
)
Průhledné dřevo – novinka, která má velké ambice
Průhledné dřevo je jedním z nejnovějších ekologických materiálů. Vynalezeno sice bylo již v roce 2016, až v roce 2020 však vědci oznámili dokončení testů a dosažení stabilního výsledku. Průhledné dřevo je nyní nejméně pětkrát pevnější a lehčí než sklo a dosahuje i vyšší tepelné účinnosti. Jako alternativa skleněných a plastových prosklení oken a dveří se tedy průhledné dřevo jeví více než slibně. Navíc může být využito například i jako komponent při výrobě nábytku či solárních panelů. Samotná surovina je navíc obnovitelná a šetrná k životnímu prostředí.
)
Američtí a švédští vědci zvolili podobné postupy
Vědci z americké Marylandské univerzity a ze švédského Královského technologického ústavu KTH (Kungliga Tekniska högskolan) dokonce vyvinuli pomocí různých metod různé varianty takzvaného průhledného dřeva. Pod vedením dr. Liangbinga Hu byly v Americe vyvinuty dva základní typy průhledných a opticky rozdílných kompozitů na bázi lipového dřeva. Materiál propouští až 90 % světla a má velice zvláštní optické a mechanické vlastnosti. Experimentovalo se také s balzou, tedy dřevem dřeviny, jejíž rychlost růstu je ohromná.
)
Vědci postupovali tak, že zbavili blok dřeva barviv a nadbytečných chemických látek. Vznikl materiál pevnější a lépe tepelně izolující než sklo, navíc materiál rozložitelný biologickou cestou. Sklo lze alespoň recyklovat, ovšem s plasty je to již horší. A v přírodě se navíc jen tak nerozloží.
Technologický proces výroby průhledného dřeva se skládal ze dvou částí, nejdříve dřevo vařili dvě hodiny ve vodě, hydroxidu sodném a dalších chemických látkách. Tím dřevo zbavili ligninu, který dává dřevu kromě pevnosti i tmavší hnědou barvu. Poté potřeli blok dřeva (resp. celulozového zbytku) epoxidovou pryskyřicí, díky čemuž získali materiál přibližně 4 až 5 krát pevnější.
Přitom zůstala zachována struktura přírodních mikrokanálků, kterými jsou rozváděné živiny a voda uvnitř stromu. A právě systém mikrokanálků začal v průhledném dřevě vést světlo. Podobně to funguje například u optických vláken a optických vlnovodů. Nelze tedy hovořit vyloženě o dřevě plně průhledném, ale dostatečně průsvitném. Největší bloky průhledného dřeva, které se zatím vědcům podařilo vyrobit, mají tvar centimetr silné desky o rozměrech přibližně 12 krát 12 centimetrů.
Experimentovali nejprve se dvě různými deskami, v prvém případě byla destička uříznuta kolmo na vlákna celulózy a druhá rovnoběžně s nimi. Oba typy destiček se lišily svými optickými a mechanickými vlastnostmi. Vědecký tým doktora Hu se nyní pokouší připravit větší kusy (desky) nového materiálu.
)
Podobný postup zvolil i švédský tým pod vedením profesora Larse Berglunda, který výsledky své práce zveřejnil v americkém časopise Biomacromolecules. Švédští vědci však po odstranění ligninu zaplnili nanopóry v celulózové buněčné struktuře průhledným polymerem se stejným indexem lomu. Získali tak materiál podobných vlastností jako vědci z Marylandské univerzity. Dlužno říci, že marylandská verze průhledného dřeva je zatím jasnější, než ta švédská. V každém případě vypadají bloky z čirého dřeva spíše jako matný plast.
)
Čeká nás vzrušující budoucnost
Výrobní náklady průhledného dřeva by v budoucnosti měly být mnohem nižší, než je tomu při výrobě skla. Sklo vyžaduje vysoké teploty a velkou spotřebu elektřiny a dokonce i vody. Určitě bude vzrušující sledovat, jak tento nový materiál architekti začlení do svých návrhů, využijí prakticky i esteticky.
Zdroj: planradar.com, 2-10.com, energy.umd.edu, techtimes.com, today.umd.edu, cbc.ca, businessinsider.com, plus.rozhlas.cz
