作为一种先进的功能材料，透明木材最近受到了广泛的关注，它可以取代玻璃和塑料在消费领域的应用。根据最近的一项生命周期评估研究，透明木材可能是传统光学材料的更环保的替代品。
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透明木材简介
德国科学家西格里德·芬克于1992年首次制造出透明木材，他的方法在随后的研究中得到了改进。当你用透明塑料材料取代木材的木质素含量时，就会产生透明木材。木质素是木材中支持植物组织的生物聚合物。
近年来，透明木材受到了广泛的关注，因为它表现出许多有趣的物理、机械和光学特性。
它和普通木材一样结实，但重量较轻。通过向塑料材料中添加各种剂来取代木质素，使木材具有所需的性能也是相对简单的。
通常，快速生长的低密度巴尔杉木被用作主要材料。这是在室温氧化浴中处理，它可以漂白并去除不透明度。然后，注入一种合成聚合物(通常是聚乙烯醇或PVA)，以形成一种透明材料。
木材的天然纤维素与聚合物填料相结合，使其比玻璃更耐用，重量更轻，能够承受比玻璃更大的冲击力而不破裂，而不像玻璃，如果它只是在太大的力下弯曲或破裂就会破碎。
环境优势
像其他植物材料一样，透明木材具有许多环保优势。值得注意的是，它可以无限生长(而不是提取)，新生长的植物还能从大气中捕获和隔离二氧化碳。作为木材，它也是可生物降解的。
最近，来自印度理工学院的生化工程师发表了透明木材生命周期评估的结果。他们的文章发表在杂志上全环境科学他表示，透明木材的可再生和可生物降解特性使其比用于类似应用的透明塑料更环保。
目前，石油基塑料，如聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸、聚乙烯和其他塑料，满足了全球工业对新材料的相对巨大需求。这些材料在其生命周期的多个阶段都会对环境造成破坏，从原材料(石油)开采到处理、制造和处置。
这些材料通常可以作为玻璃的替代品，因为它们可以制成透明的。它们被用于玻璃的天然脆弱性使其不合适或不安全的应用，如安全屏幕或电子接口。
根据生命周期评估，用亚氯酸钠作为木质素去污剂制成的透明木材比用甲基丙烯酸酯聚合物制成的透明木材对环境的影响要小得多。
在生命终结方面，研究发现玻璃实际上比透明木材更环保，因为如果它确实进入垃圾填埋场(最终分解成硅砂)，它更容易回收，也无毒。但在这方面，透明木材仍然优于塑料替代品。
应用程序
透明木材最初是为了帮助学生了解木材的解剖结构而开发的。今天，它仍然被用于这种应用，使木材的内部结构可见。在研究中，透明木方法已被用于制作植物和动物组织的3D和深度成像模型。
透明木材的热效率也比玻璃高得多，在建筑环境中作为窗户使用时，可以显著降低能源成本。目前，用于建筑供暖的能源中，约有四分之一是在低温下通过低效的玻璃窗损失的。通过新型窗户材料提高建筑物的能源效率可以对我们的总碳成本产生重大影响。
作为玻璃的替代品，透明木材将给建筑师更多的设计自由，因为他们可以将自然光融入到承重和结构透明板的建筑中。
透明木材也有望在汽车行业找到应用，公司已经在该领域投资研发。
例如，工程师们正致力于将电子设备集成到可触摸的透明木材中。这将使木制面板的触觉仪表盘在未来的汽车，提供独特的美学和安全优势。
透明木材的尖端应用也在开发中。例如，量子点可以嵌入到透明的木材中，以创建基于木材的发光二极管(led)。这将产生一种自然扩散的光源，可以整合到墙壁和天花板等建筑面板上。
透明木材还可以通过添加磁性纳米颗粒来屏蔽电磁干扰(EMI)。这可以用来保护安全关键的电子基础设施，如服务器和电信。
限制
透明木材的广泛采用仍然存在一些障碍。其中最大的问题是，目前还没有开发出放大制造的方法。例如，聚合物在聚合过程中容易收缩，导致透明木制品有缺陷。
我们目前还不能很好地理解光和木材之间的相互作用，从而准确预测透明木材在各种光照条件下随着时间的推移会发生怎样的反应。例如，不同种类的木材具有不同的折射率，这导致透明木材具有不同的光学特性。
为了克服这些挑战，需要对木材纳米技术进行更多的研究，以充分了解这种古老材料的前沿特性。
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参考资料及进一步阅读
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