透明木材

正常情况下当提起木材这种物料，相信大家应该马上想到的是啡色及实芯等特点。不过各位又有没有想过其实木材都可以是透明的呢？这里通过这张思维导图为大家揭秘木材怎样变得透明。

透明木材

• 木材的不透明主要有两个原因导致
  • 木材中的木质素含有大量有色组分，这些组分让木材能够发色
  • 是木材细胞壁物质的折射率和木材孔隙中空气的折射率相差较大，这使得光线传播时会在木材内部构造界面处发生折射、散射和反射，以至于不能穿过木材。
• 透明木材制备
  • 脱色处理
    • 即脱去木质素的颜色
    • 脱色处理是为了去除木材中吸光物质木质素，还能增加木材的孔隙率，为后续树脂的浸渍提供更多通道
    • 难点
      • 在去除木质素的同时要避免因木质素脱去而使木材分散成纤维
    • 脱色方法
      • 氯酸盐法、亚氯酸盐法、亚硫酸盐法、酶处理法
        • 次氯酸盐是常用的漂白剂，用它脱除木质素主要是氧化反应和氯化反应。亚氯酸盐脱木质素是在酸性条件下进行的，生成不稳定的亚氯酸，能与木质素作用并使其降解溶出。生物酶是通过酶来降解木质素来脱色的。
    • 脱色之后保存在蒸馏水中
    • 主要采用亚氯酸钠溶液，在 pH4.6 条件下对原始木材进行化学处理。
  • 透明化处理
    • 木材在进行脱色处理后会呈现白色，还并没有透明
      • 木材细胞壁的主要成分为纤维素和半纤维素，这些物质和木材间隙中的蒸馏水折射率相差较大
    • 透明化处理主要是调整其折射率
    • 首先对木材进行脱水，再向木材中的孔道内填充与纤维素折射率相近的树脂，浸渍、固化。
    • 脱水方法
      • 使用无毒易挥发的有机溶剂对水进行1：1的置换，保证脱水后木材原有的形态不变，且孔道不收缩。
    • 浸渍树脂要求
      • 本身透明无光吸收，与木纤维的折射率相近，且与母纤维有良好的相容性，主要使用的树脂包括环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡络烷酮等
• 简单方法
  • 1mm板
    • 刷过氧化氢
      • 暴晒1小时
      • 注胶
  • 研究人员发现，用碱性H2O2水热溶液可以去除木质素生色基团实现脱色，而不是完全去除木质素结构。但是，该技术仍需要相对较大的化学、水和能量消耗。因此，以快速、可扩展、低成本和环境友好的方式制备透明木材仍然具有挑战性。
    • 真空渗透环氧树脂
• 应用
  • 木板上的透明字体
• 透明木材的透明度可以通过添加聚乙二醇、丙烯酸等聚合物来调节来达到不同的朦胧感，且透明木材在释放热量后会变得有一些朦胧。