Tim sa Kennesaw State Univerziteta uspeo je da razvije inovativan materijal - poluprovidno drvo koje, osim što je čvrsto i fleksibilno, nastaje gotovo isključivo od prirodnih i ekološki prihvatljivih sirovina. Ova tehnologija ima potencijal da zameni plastiku i staklo u različitim industrijama, uz znatno manji negativan uticaj na životnu sredinu.
Poluprovidno drvo (Foto: Bharat Baruah)
Od stolarskog hobija do naučnog otkrića
Profesor hemije Bharat Baruah, koji predvodi ovaj istraživački projekat, inspiraciju je pronašao u sopstvenom hobiju - obradi drveta. U potrazi za alternativom plastici, koja dominira savremenom elektronikom, želeo je da pronađe rešenje koje će biti biorazgradivo i zasnovano na prirodnim resursima.
Prethodne verzije providnog drveta koristile su plastične smole poput epoksida kako bi se postigla potrebna čvrstoća, što je bio kompromis na račun ekološke održivosti.
Oglas
Baruah je potražio rešenje u tradicionalnim metodama iz svoje rodne Indije, konkretno iz oblasti Asam gde su se vekovima koristili organski građevinski materijali - poput kombinacije lepljivog pirinča i belanaca - kao prirodni "cement". Ovaj koncept preneo je u laboratoriju, sa idejom da se isti sastojci mogu iskoristiti za očvršćavanje drveta i vraćanje njegove stabilnosti nakon obrade.
Proces izrade: hemija i tradicija u službi inovacija
Drvo se sastoji od tri glavna sastojka: celuloze, hemiceluloze i lignina. Da bi postalo poluprovidno, iz drveta se uklanjaju lignin i hemiceluloza, što ostavlja poroznu strukturu od čiste celuloze. Ove pore se potom popunjavaju providnim materijalom koji vraća čvrstoću i pruža optička svojstva.
Student Ridham Raval i profesor Baruah koristili su balsa drvo koje je obrađeno u vakuum komori uz pomoć natrijum-sulfita, natrijum-hidroksida i razblaženog izbeljivača kako bi se odstranile neželjene komponente. Nakon toga, preostala porozna struktura natopljena je smešom belanaca i pirinčanog ekstrakta, uz dodatak dietilentriamina koji je pomogao da se očuva providnost.
Konačni proizvod bile su tanke ploče poluprovidnog drveta koje su pokazale zadovoljavajuću otpornost, fleksibilnost i vizuelna svojstva, a korišćeni materijali su jeftini i biorazgradivi, što ih čini posebno pogodnim za ekološke projekte.
Kako bi testirali praktične mogućnosti ovog materijala, istraživači su od kućice za ptice napravili malu izolovanu kuću sa jednim prozorom od poluprovidnog drveta. Iznad kućice su zatim stavili toplotnu lampu, a unutar kućice termometar.
Merenja su pokazala da je unutrašnjost kućice sa drvenim prozorom bila za 5 do 6 stepeni Celzijusa hladnija u poređenju sa verzijom koja je imala stakleni prozor. Ovaj nalaz otvara mogućnosti za korišćenje transparentnog drveta kao energetski efikasne alternative staklu, posebno u zgradarstvu i pasivnoj gradnji.
Električna provodljivost: sledeći korak ka pametnim materijalima
Pored termičkih osobina, istraživači su istražili i potencijal ovog materijala za provođenje električne energije. U pojedine uzorke ugrađene su srebrne nanoniti, što je omogućilo drvetu da provodi struju. Ova karakteristika može biti korisna u razvoju senzora koji se integrišu u odeću, prozora koji reaguju na svetlost ili kao komponenta solarnih ćelija.
Iako srebrne nanoniti nisu biorazgradive, tim planira da istraži alternativne, prirodnije materijale poput grafena, u cilju stvaranja prirodnog i održivog materijala.
Nauka dostupna svima
Profesor Baruah je naglasio važnost dostupnosti nauke, posebno za studente i istraživače s ograničenim budžetima. Njegov cilj je bio da pokaže kako se inovacije mogu postići bez velikih ulaganja, koristeći znanje, kreativnost i prirodne resurse.
