圧縮された木材が赤外線ラジエーターに変わりました

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ビデオ: 木や板の反りの要因となっている木材の異方性について―Lifeなびチャンネル。 2022, 12月
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Anonim
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アメリカの科学者は、ほとんどすべての可視放射を反射し、赤外線範囲の放射を使用して熱を放散することができる耐久性のある木質材料を作成する方法を開発しました。この方法は、その主成分の1つであるリグニンを木材から除去し、プレスすることによって圧縮することに基づいています、とScienceの記事の著者は述べています。

木材の種類によって組成は異なりますが、一般的に構造は似ています。簡単に言えば、鉄筋コンクリートと比較することができます。リグニンはその中のコンクリートベースとして機能し、強力な鉄筋の代わりにセルロース繊維が使用されます。さらに、木材の重要な部分は、「架橋」機能を実行するヘミセルロースです。材料科学者は長い間、これらの木材の構造的特徴を利用して、同様の構造を持つ人工材料を作成したり、本物の木材を加工して強度などの必要な特性を与えたりしてきました。

メリーランド大学カレッジパーク校のLiangbingHuが率いる科学者は、木材の機械化学的硬化の一般的に使用される方法を使用し、機械的特性の改善に加えて、受動的に熱を放散する能力も与えました。使用される方法は、木材からリグニンを除去することに基づいています。これを行うために、科学者は過酸化水素の30%水溶液でウッドブロックを沸騰させ、次に蒸留水でそれらを洗浄しました。この段階では、それ自体では木材が強くなることはないため、その後、バーがプレスされました。

プレスにより、セルロース繊維のヒドロキシル基の相互作用の領域が増加し、材料の強度も増加します。このように処理されたバーの試験は、それらの引張強度が404.3メガパスカルであることを示しました。これは、未処理の材料の8.7倍です。また、3点曲げ時の強度は176メガパスカルで、元の木材の3.4倍でした。

しかし、最も珍しいのは、材料の機械的特性ではなく、光学的特性でした。セルロース繊維の配向が不完全なため、この材料はスペクトルの可視範囲のほとんどすべての光を反射します。同時に、大気に吸収されない中赤外線域で活発に放射します。科学者の測定によると、このような木材から放出される熱流束は、吸収された太陽放射からの熱流束よりも大きいため、この材料をパッシブ冷却に使用できます。

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木材と周囲空気の温度差

科学者たちは、処理された木材のブロック、温度を測定するための熱電対、および測定を容易にするために電力が木材の放射電力に等しく設定されたヒーターを備えた実験装置を組み立てました。さまざまな方法で測定したところ、処理された木材の温度は、日中は平均4度、夜は平均9度、周囲温度よりも低くなっています。研究者たちは、同様の材料を使用して、暑い地域の家の屋根を覆うことができると信じています。

以前は、木材からのリグニンの除去は、他の珍しい材料を作成するために使用されていました。たとえば、2016年に、Liangbing Huのグループは、リグニンが最初に除去された透明な木材を作成し、次にエポキシを空気の空洞に注ぎました。

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