در این مقاله از چیدانه قصد داریم شما را با پدیده‌ای هیجان‌انگیز آشنا کنیم: چوب شفاف! این ماده یکی از مصالح ساختمانی نوین است که توسعه آن می‌تواند انقلابی در زمینه صنعت ایجاد کند. با تشکر از دانشمندان این عرصه، می‌توانیم در آینده شاهد ایجاد سازه های جذاب‌تر و اقتصادی‌تری باشیم. برای شناخت بیشتر این پدیده هیجان‌انگیز با چیدانه همراه باشید.
در دیواره سلولی چوب، الیاف سلولزی در جهت‌گیری‌های هندسی مختلفی یافت می‌شوند و خواص مکانیکی چوب تا حد زیادی به این جهت‌گیری‌ها وابسته است. پس از سلولز، رایج‌ترین ترکیب در ساختار گیاهان لیگنین است که علت اصلی چوبی شدن دیواره گیاه می‌باشد. لیگنین با اینکه سبب مقاومت و استحکام چوب می‌شود اما شفافیت چوب را از او می‌گیرد و موجب می‌شود چوب مسیر نور را مسدود کند. ضمن اینکه حشراتِ چوب‌خواری نظیر موریانه موجب شکنندگی و از بین رفتن دیواره لیگنینی می‌شوند.
دانشمندان در پی اصلاح این خصائل منفی، چوب را با شیشه ترکیب کرده و پدیده‌ای به نام چوب شفاف ایجاد کرده‌اند. . چوب شفاف هم دارای استحکام چوب است و هم شفافیت شیشه، هم از گزند حشرات در امان است و هم نور را ملایم و یکپارچه از خود عبور می‌دهد.
خواص چوب به جزئیات مورفولوژیکی و ساختاری آن بستگی دارد، بنابراین خواص چوب شفاف به شدت به خواص چوب پایه وابسته است. برای ساخت این پدیده از چوب درخت بالسا که بومی آمریکای جنوبی و مرکزی است، استفاده می‌شود.
چوب شفاف برای نخستین بار در سال 1992 توسط پژوهشگری آلمانی به نام زیگفرید فینک تولید شد. در فاصله سالهای 2015 تا 2016، دو استاد به نام‌های پروفسور لارس برگلوند از دانشگاه KTH سوئد و پروفسور لیانگ بین‌هو از دانشگاه مریلند، روشی را برای رنگ‌زدایی و شفاف‌تر کردن چوب و افزودن برخی مواد شیمیایی و پلیمرهای مختلف به آن ارائه دادند تا استفاده بهینه‌تری از این نوآوری انجام بشود، سپس آن را در مجله Biomacromolecules از انجمن شیمی آمریکا منتشر کردند.
همانطور که پیشتر ذکر کردیم، چوب از الیاف تشکیل شده است. این الیاف از سه جزء اصلی ساخته شده‌اند، یعنی سلولز، همی-سلولز و لیگنین. به طور خلاصه برای ساخت شیشه چوبی، لیگنین که عامل چوبی شدن گیاه است از سطح چوب زدوده می‌شود و لایه ای سفید و غیرشفاف ایجاد می‌شود، چوب پس از این فرآیند ترد به نظر می رسد چرا که لیگنین “چسب طبیعت" است. حال بایستی چوب سفید را، هم شفاف کنیم و هم مقاوم. لذا برای این منظور پلیمرهای مصنوعی مانند پلی‌اتیلن‌گلیکول، آکریلیک و اپوکسی جایگزین لیگنین می‌شوند. می‌توان گفت با این روش، باریکه‌ای از چوب در حدود 85 درصد شفاف‌تر می‌شود و ظاهری مانند قالبی از آب یخ‌زده را ایجاد می‌کند.
پلی اتیلن گلیکول پلیمری است که ذاتا جاذب انرژی می‌باشد و وجود آن در چوب شفاف موجب می‌شود ما به عایق حرارتی بسیار مناسبی دست پیدا کنیم که در حرارت بالا انرژی را به دام انداخته و در حرارت پایین آن را در محیط منتشر می‌کند. بنابراین با توسعه این ماده دیگر لازم نیست برای حفظ انرژی هزینه‌های گزاف بپردازیم.
چوب شفاف از مواد زیست تخریب‌پذیر تهیه می‌شود، بنابراین هزینه تولید آن مقرون به صرفه است چرا که از دل طبیعت برمی‌آید. پژوهشگران معتقدند این هزینه نه تنها در مراحل تولید، بلکه در صورت استفاده از چوب شفاف در ساختمان، در مرحله ترمیم و بازسازی و تخریب نیز می تواند از ساختمان جدا شود و در سازه‌های دیگر مجددا به کار گرفته شود.
چوب شفاف دارای مقاومتی اعجاب‌انگیز در تحمل کشش و فشار است. نکته مهیجی که در اینجا وجود دارد این است که اختلاط خواص مواد در این چوب باعث شده است که مقاومت آن از هریک از مواد اولیه به کاررفته در آن بیشتر باشد.
این ماده مختلط، از شر خوردگی و آسیب حشرات در امان است.
همچنین عایق حرارت مناسبی است که منجر به حفظ انرژی در محیط می‌شود.
تنها عیبی که تا به اینجای کار در چوب شفاف یافت شده است حضور اپوکسی در آن است که با محیط زیست ناسازگار می‌باشد ، اما دانشمندان ادعا کرده‌اند که بزودی قادر خواهند بود اپوکسی را با پلاستیک‌های قابل بازیافت و دوستدار طبیعت جایگزین کنند.
شاید مهمترین کاربردی که می‌توان از این ماده اعجاب‌انگیز گرفت، کاربرد آن در پنل‌های خورشیدی باشد. در این پنل‌ها، شیشه چوبی را بر روی سلول‌های خورشیدی قرار می‌دهند. این ماده نور را در خود به دام می‌اندازد و در ساعاتی که خورشید در آسمان نمی‌تابد، این انرژی را به پنل منتقل می‌کند و فرصت استفاده سلول خورشیدی از نور را به زیباترین و بهینه‌ترین حالت ممکن فراهم می‌کند.
این ماده را می‌توان در تولید و نصب سقف‌های شفاف در سازه‌هایی که استفاده از منظره آسمان و یا بهره‌مندی از نور طبیعی ارزشمند می‌باشد به کار برد.
شیشه چوبی در تولید پنل‌های نیمه‌شفاف در نماها، درب‌ها و پنجره‌ها استفاده می‌شود، چرا که همچون شیشه‌ای کدر عمل کرده و حس خصوصی بودن فضای داخلی را کاملا تامین می‌کند، در عین حال که استحکام دارد و برای فضا نوری مناسب را مهیا می‌کند.
در ساختن شیشه اتومبیل و هر سطح شیشه‌ای، می‌تواند جایگزین جذابی باشد و سختی بالای آن ما را از ضربات و آسیب‌ها ایمن می‌کند. داشبوردهای شفاف یکی از اهداف جالب برای اتومبیل‌های آینده خواهند بود.
باید این را بدانیم که هرچه شفافیت این محصول افزایش پیدا کند می‌تواند جایگزین بهتری برای شیشه باشد. این امر هم‌اکنون در مقیاس‌های کوچک انجام شده است و با توسعه این فناوری در مقیاس بزرگ نیز قابل انجام است.
می‌شود امیدوار بود که در آینده استفاده از آن به عنوان حصیرهای شیشه ای مقاوم برای میزها و صندلی‌ها متداول شود، به این منظور که وسایل داخل محیط به سطح زیرین فشار متمرکز نیاورند و منجر به آسیب‌رسانی‌هایی نظیر شکستن یا خراشیدگی پارکت‌ها و کف‌پوشها نشوند.
ما به دنبال معماری سبز هستیم. معماری‌ای که بتوان با اجرای آن ضمن برآوردن نیازهای بشر، از مادر طبیعت به نحو احسن نگهداری کرد. بشر دائما در حال تخریب موهبت‌های طبیعی و استفاده بی رویه از ثروت‌های زمین است. زمین خانه ماست و این خانه باید سبز بماند.
چوب شفاف به تازگی متولد شده است و پتانسیل‌های بالای آن هنوز در دست تحقیق هستند، اما مسلما در آینده می‌تواند تبدیل به یکی از اجزاء اصلی مصالح ساختمانی بشمار بیاید. استحکام و شفافیت آن باعث شده است به عنوان گزینه‌ای جذاب برای استفاده در نما مطرح شود و به تدریج مسیر خود را در صنعت سازه و معماری باز خواهد کرد.
شاید فکر کنید که این صنعت باعث استفاده بی‌رویه از چوب و متعاقبا جنگل‌زدایی خواهد شد، اما اگر کشتزارهایی برای تولید چوب در این صنعت فراهم شود، می توان منبعی دائمی از این ماده مهیا کرد که جایگزینی مناسب برای مواد مضر و تجدیدناپذیر باشد.
سخن آخر
چوب شفاف ماده‌ای مرکب از چوب و شیشه است که به تازگی پا به دنیای فناوری گذاشته و در آینده قادر خواهد بود در ساختمان‌ها و نماها و جای جای صنعت، جایگزین سبزی برای شیشه باشد.
هرچند مقرون به صرفه بودن این ماده هنوز در دست بررسی است اما می‌توانید امید داشته باشید که روزی با این ماده اعجاب‌انگیز، خانه شیشه ای رویایی تان را بسازید.
برای آشنایی بیشتر با مواد و مصالح ساختمانی جدید، تعلّل نکنید! به بخش مواد و مصالح وبسایت ما بروید و از سایر مطالب مرتبط استفاده کنید.
مطالب پیشنهادی مرتبط:
نویسنده: مهشید بختیاری منش