Silicio stiklas, gaminamas iš smėlio, vis dar yra statybinė medžiaga, kai reikia kažko skaidraus, bet tvirto – pavyzdžiui, langų. Tačiau jis nėra itin tvarus, be to, gali būti sunkus ir trapus.
Skaidrioji mediena jau kelerius metus bando užimti stiklo vietą. Mokslininkai cheminiu būdu iš medienos pluošto pašalina ligniną, tada likusią medžiagą apdoroja pleksikliu arba epoksidine medžiaga. Galutinis rezultatas – skaidri, atsinaujinanti ir tokia pat tvirta kaip stiklas (arba tvirtesnė už jį) medžiaga, kuri yra lengvesnė ir geriau izoliuoja šilumą.
Vis dėlto naudojant medieną vis dar kyla keletas problemų. Ji daug degesnė už stiklą, be to, jau dabar turi didelę paklausą, o atsargų papildymas užtrunka pernelyg ilgai. Taigi, atlikdami naująjį tyrimą, Kinijos Centrinio Pietų miškininkystės ir technologijų universiteto (CSUFT) mokslininkai vietoj medienos pasirinko bambuką.
„Bambukas pasižymi greitu augimu ir atsinaujinimu, todėl subręsta ir gali būti naudojamas kaip statybinė medžiaga per ketverius-septynerius augimo metus, – sako tyrimo autorius Caichao Wan. – Bambuko produkcija iš vieno hektaro yra keturis kartus didesnė nei medienos, todėl bambukas pripažintas dėl savo išskirtinio efektyvumo.“
Bambuko vidinė struktūra ir cheminė sudėtis labai panaši į medienos, todėl komanda naudojo tą patį metodą, kad bambukas taptų skaidrus. Pašalinus ligniną, į bambuką įpilamas neorganinis skystas natrio silikatas, kuris pakeičia pluošto šviesos lūžį, kad jis taptų skaidrus. Tada jis apdorojamas, kad medžiaga taptų hidrofobinė (nepraleidžianti vandens).
Galutinis rezultatas – trisluoksnė struktūra: viršuje – silanas, viduryje – silicio dioksidas, o apačioje – natrio silikatas. Bambukas gaunasi skaidrus, praleidžia 71,6 proc. šviesos, nedegus, nepraleidžia vandens, blokuoja dūmus ir anglies monoksidą. Mechaniškai jis pasižymi 7,6 GPa lenkimo ir 6,7 GPa tempimo indeksu.
Šį skaidrų bambuką galima naudoti ne tik kaip statybinę medžiagą, bet ir kaip perovskitinių Saulės elementų substratą, jis veikia kaip šviesos valdymo sluoksnis. Tai padidina elementų energijos konversijos efektyvumą 15,29 proc.
„Būsimuose tyrimuose daugiausia dėmesio skirsime didelio masto šio skaidraus bambuko gamybai ir daugiafunkciniam panaudojimui“, – sako C. Wan.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Research“.
Parengta pagal „New Atlas“.
