Czy drewno może zastąpić nasze zapotrzebowanie na druty?

blog

Czy drewno może zastąpić nasze zapotrzebowanie na druty?

Funkcjonalizacja-termin naukowy na dodanie nowych funkcji do istniejącego materiału – jest powszechną techniką w materiałoznawstwie, chemii i nanotechnologii. W architekturze funkcja jest często rozważana na poziomie zespołu, systemu lub przestrzeni. Chociaż badania funkcjonalizacji często obejmują polimery, szkło i tlenki metali, niektórzy badacze i projektanci dodają nowe funkcje do drewna. W tym przypadku funkcja jest dodawana do samego drewna za pomocą manipulacji powierzchniowych. Podejście to służy do modyfikowania cech takich jak kolor, hydrofobowość, magnetyzm i właściwości przeciwdrobnoustrojowe, często przekształcając materiał.

Najbardziej uderzające funkcjonalizacje są nieoczekiwane, sprzeczne ze znanymi właściwościami materiału. Jednym z przykładów jest elektryfikacja-zaskakująca funkcja ze względu na niską przewodność drewna. Drewno.e jest materiałem kompozytowym do produkcji mebli zaprojektowanym do przewodzenia energii elektrycznej. Jako kompozyt nie jest funkcjonalizowanym materiałem per se-termin ten zazwyczaj odnosi się do modyfikacji powierzchni pojedynczego materiału—ale koncepcja jest podobna.

Zaprojektowany przez Bjorna Blisse ’ a, Folkera Konigbauera i Reinharda Zetsche z Transalpin z niemieckim producentem mebli Becker, Wood.e składa się z trzech warstw sklejki o różnych grubościach. Przewodzące płyty metalowe są umieszczone między warstwami, zapewniając 12 woltów energii elektrycznej, a materiały mogą być formowane w wygięte kształty do siedzenia, stołów i regałów. Dostarczając prąd wewnętrznie, Drewno.e pozwala użytkownikom aktywować różne urządzenia—takie jak oprawy oświetleniowe, wentylatory lub głośniki-poprzez przymocowanie ich do powierzchni, eliminując potrzebę stosowania przewodów lub kabli.

 

Zespół naukowców, w skład którego wchodzą naukowcy ze szwajcarskich federalnych laboratoriów Materiałoznawstwa i Technologii w Dübendorfie w Szwajcarii oraz Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologicznego (ETH Zürich), stworzył kolejny rodzaj kompozytów do transportu energii. W tym przypadku kompozyt jest materiałem podłogowym, który generuje energię ze ścian. Wynalazek, opublikowany w materiale, wykorzystuje zjawisko triboelektryczności do przenoszenia elektronów. Efekt triboelektryczny jest procesem, w którym tarcie między przedmiotami w kontakcie-widoczne w statycznym przyleganiu odzieży do prania lub pakowania orzeszków ziemnych-wytwarza ładunek elektryczny. Aby uczynić Drewno tryboelektrycznym, naukowcy zmodyfikowali dwie warstwy świerku, aby uzyskać i stracić elektrony-tendencja nietypowa dla drewna. Zastosowali polidimetylosiloksanową powłokę silikonową na jednej warstwie i funkcjonalizowali drugą, hodując NANOKRYSZTAŁY ZIF-8 na jej powierzchni. Kroki na materiale powodują okresowy kontakt i uwalnianie warstw, przechodząc elektrony z nanokryształów do silikonu. Powstała podłoga generuje 80 razy więcej energii elektrycznej niż niezmodyfikowane drewno i może zasilać żarówki LED i małe urządzenia elektroniczne.

Naukowcy z University of Maryland i Johns Hopkins University zainteresowali się wykorzystaniem drewna do ekranowania elektromagnetycznego. Funkcja ta wymaga przewodnictwa, zwykle przez metale, i blokuje rozprzestrzenianie się pól elektromagnetycznych, izolując Elementy elektroniczne od ich otoczenia. Aby stworzyć Drewno przewodzące w tym celu, naukowcy najpierw zmodyfikowali Drewno, rozpuszczając ligninę, uwalniając polimer strukturalny w materiale. Następnie wstrzyknęli polipirol, przewodzący polimer, do nowo otwartych kanałów komórkowych. Przekształcony materiał o grubości 1,4 cala ma strukturalną skuteczność ekranowania zakłóceń elektromagnetycznych wynoszącą 58 decybeli. (Dla porównania, SE polimerów wypełnionych włóknami stalowymi wynosi zwykle od 36 do 42 decybeli.) Ponadto zmodyfikowane drewno zachowuje część swojej pierwotnej wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie, a także niską gęstość, dzięki czemu nadaje się do lekkich zastosowań nośnych.

Przekształcanie drewna w materiał przewodzący prąd elektryczny może wydawać się sprzeczne z intuicją, ponieważ podważa ideę wykorzystania materiału ze względu na jego wewnętrzne właściwości i wysyła prąd przez naturalnie łatwopalną substancję. Niemniej jednak, lepsze oddziaływanie drewna na środowisko w porównaniu z wieloma materiałami zmotywowało naukowców do eksperymentowania z atrybutami drewna i jego zastosowaniami na wiele sposobów. W przyszłości kilka odmian wielofunkcyjnego, funkcjonalnego drewna może stanowić większość budynku-w tym jego systemy operacyjne, a także jego strukturę, okładziny i wykończenia.

Wynalazcy tryboelektrycznej podłogi drewnianej wyobrażają sobie środowisko zbudowane jako podstawowe miejsce zastosowania tych badań. Według głównego autora Guido Panzarasa, ” ostatecznym celem jest zrozumienie potencjału drewna poza tymi już znanymi i umożliwienie drewna z nowymi właściwościami dla przyszłych zrównoważonych inteligentnych budynków.”

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Message *
Name*
Email *