¿Podría la madera transparente traer pronto más luz a nuestros hogares?€ €

¿Podría la madera transparente traer pronto más luz a nuestros hogares?

La madera transparente pronto podría proporcionar un nuevo material de construcción que nos permitirá alegrar nuestras casas al hacer que las partes de madera de la estructura sean translúcidas. Podría tener aplicaciones para el diseño de edificios y como revestimiento transparente para células solares.

La madera sigue siendo uno de los materiales de construcción más utilizados y, cuando se cultiva de forma sostenible, su producción puede tener un impacto razonablemente bajo en el medio ambiente. Ahora, las nuevas innovaciones en ingeniería biológica podrían cambiar la forma en que usamos este material. Investigadores del KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo han creado un prototipo de madera transparente con una transmitancia óptica del 85%.

Obtener la refracción correcta

Entonces, ¿cómo se hace la madera transparente? ¿Y qué tan sostenible es?

La madera se compone principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina. Es la lignina la que proporciona la mayor parte del color marrón con el que estamos familiarizados. Rayar esto produce madera con un color muy blanco, pero no es transparente. Esto se debe a la refracción de la luz a medida que atraviesa la estructura de celulosa y los espacios de aire del interior.

La refracción es el proceso por el cual la luz cambia ligeramente de dirección mientras se mueve de un material a otro. Esto está controlado por una propiedad llamada índice de refracción. Si los índices de refracción de dos materiales son similares, la luz que pasa entre ellos no cambiará mucho de dirección. Pasará en línea recta y saldrá por el otro lado. Esto da como resultado transparencia, cuando miramos a través podemos ver claramente lo que hay al otro lado, porque el camino que toma la luz es prácticamente ininterrumpido. El vidrio es muy bueno a este respecto. No hay mucha refracción cuando la luz se mueve entre el vidrio y el aire, y el índice de refracción es constante a través de una pieza de vidrio, por lo que hay poca dispersión interna.

Nuestro trozo de madera es muy diferente. Está formado por muchas células pequeñas de celulosa, con espacios de aire en el medio. La luz se mueve constantemente entre estos dos materiales y sus índices de refracción son muy diferentes. El resultado es que la luz cambia de dirección cada vez que se mueve desde la pared de la celda al espacio de aire y, por lo tanto, se dispersa en todas las direcciones cuando intenta atravesar la madera. No se ve por el otro lado, por lo que no podemos ver a través de la madera. En cambio, rebota dentro de la madera, lo que termina viéndose blanca como resultado.

El aire y la celulosa tienen índices de refracción muy diferentes, por lo que los investigadores tuvieron que llenar los espacios de aire con un material diferente. Agregaron un tipo de acrílico llamado poli (metacrilato de metilo). Se puede hacer que tenga un índice de refracción muy similar al de la celulosa y la hemicelulosa que forman la estructura de la madera. El resultado es que regula la cantidad de dispersión de luz que se produce dentro de la madera.

Extra luz con privacidad

El resultado es un material transparente, pero con una cantidad de turbidez razonablemente alta. Esto significa que puede que no sea el mejor candidato para Windows, pero el equipo detrás del desarrollo argumenta que hay circunstancias en las que la neblina podría ser una ventaja. Sería posible construir estructuras con grandes secciones de madera transparente para dejar pasar la luz, pero esto no afectaría la privacidad debido a la turbidez del material.

También lo convierte en un buen candidato para su uso en células solares. El equipo afirma que “la luz quedará atrapada en la celda solar durante más tiempo debido a la dispersión de la luz causada por el tejido de la madera. Un tiempo de captura más prolongado significa una mejor interacción entre la luz y el medio activo, lo que puede conducir a una mejor eficiencia de las células solares «.

La fabricación de madera transparente requiere claramente más energía que la producción de madera convencional. Después de todo, requiere cambiar la madera en un nivel bastante fundamental, tanto para eliminar la lignina como para agregar polímeros adicionales. No obstante, los investigadores confían en que su tecnología tendrá beneficios para la ingeniería sostenible. Señalan que, a diferencia de la mayoría de los nanomateriales, la madera es «sintetizada a temperatura y presión ambiente, por la propia planta, utilizando dióxido de carbono y agua».

Esperan que proporcione un buen material para “estructuras livianas y de bajo costo en edificios transmisores de luz” y su potencial para su uso en células solares lo convierten en un material ecológico.

La investigación fue publicada en la revista de acceso abierto biomacromolecules.

Referencias

Li, Y., Fu, Q., Yu, S., Yan, M. y Berglund, L. (2016). Madera ópticamente transparente a partir de una plantilla celulósica nanoporosa: combinación de rendimiento funcional y estructural. Biomacromoléculas, acs.biomac.6b00145. http://doi.org/10.1021/acs.biomac.6b00145

Crédito de la imagen: KTH Royal Institute of Technology

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