прозрачная древесина вместо стекла / Хабр
Древесина + человечество = one love
История отношений человечества и древесины насчитывает миллионы лет.
Из дерева строят дома и корабли, его используют как источник топлива. Древесина, в отличие от нефти и газа, ресурс не только полезный, но и возобновляемый. Кроме того, деревья удаляют избыток углекислого газа из атмосферы.
Целлюлоза — главный компонент древесины. Ежегодно в мире её производится в 20 раз больше, чем стали.
В 21-м веке мы почти не используем дерево для изготовления окон, предпочитая стекло и пластик, которые хорошо держат форму. Но стекло — плохой теплоизолятор. Именно поэтому нам нужны стеклопакеты, так мы уменьшаем потери тепла внутри помещения. Дерево обладает хорошими изоляционными свойствами, но оно непрозрачно. По крайней мере, сейчас.
В последние годы материаловеды экспериментируют над тем, чтобы получить прозрачное дерево. Прозрачная древесина, сохраняющая свои высокие механические свойства, могла бы стать хорошей альтернативой стеклу.
Как сделать дерево прозрачным
Непрозрачной древесину делают два её основных компонента: целлюлоза и лигнин.
Лигнин поглощает свет, а присутствие в материале хромофоров — свето-активированных соединений — придает древесине коричневый цвет. Волокна древесины, которые в основном состоят из целлюлозы, представляют собой полые трубчатые структуры. Воздух в этих полых трубках рассеивает свет, что еще больше снижает прозрачность материала.
Ранее, чтобы сделать древесину прозрачной, ученые полностью удаляли лигнин из структуры и заменяли его полимерным материалом. Это требовало большого количества экологически вредных химикатов, а также значительно снижало механические свойства материала, делало его слабее.
Новое исследование ученых из Университета Мэриленда, продемонстрировало, как сделать дерево прозрачным с помощью простого химического вещества — перекиси водорода, которую обычно используют для обесцвечивания волос. Это химическое вещество модифицирует хромофоры и изменяет их структуру.
Они перестают поглощать свет и больше не окрашивают древесину.
Химикат можно нанести щеткой на древесину, а затем активировать светом, чтобы получить белоснежный материал — светлое дерево. Химическая реакция древесины с перекисью водорода хорошо известна. Её используют для отбеливания древесной массы при изготовлении бумаги, именно поэтому бумага имеет ярко-белый цвет.
Другая причина белизны бумаги заключается в том, что поры (отверстия) в ее структуре рассеивают свет, как и полые волокна целлюлозы в древесине. Если заполнить целлюлозные волокна смолой, это позволит свету беспрепятственно проходить через древесину и сделает ее прозрачной. При этом первоначальные механические свойства древесины сохранятся.
Если удалить из древесины лигнин, она может стать прозрачнойДеревянные окна будущего будут красивыми
Эта разработка интересна тем, что использует хорошо известные химические реакции перекиси водорода с лигнином. Кроме того, метод применим к большим кускам сырья, что позволит производить прозрачные строительные материалы, обладающие реальным потенциалом для замены стекла.
Химикат наносится на древесину щеткой, что дает простор для различных декоративных эффектов на материале. Это может сделать панели из прозрачной древесины популярным материалом не только для дополнительной теплоизоляции, но и для для внутренней отделки помещений.
Ученым необходимо проделать дополнительную работу, чтобы оптимизировать реакцию с древесиной и включить ее в промышленно автоматизированный процесс. Но вполне вероятно, что в скором будущем мы сможем сидеть дома или работать в здании с полностью деревянными окнами.
ДРЕВЕСИНА | это… Что такое ДРЕВЕСИНА?
ТолкованиеПеревод
- ДРЕВЕСИНА
сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу.
В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде — как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.СПЛАВНОЙ ЛЕС (Финляндия).
МОЛЕВОЙ СПЛАВНОЙ ЛЕС (Норвегия).
Источники. Хотя древесная ткань имеется и у папоротников, почти всю древесину люди получают из деревьев двух главных отделов царства высших растений — голосеменных и покрытосеменных. Голосеменные растения — очень древняя форма, представленная исключительно древесными видами, к которым относятся хвойные деревья («мягкие породы»), а именно сосна, ель, кедр, поставляющие основную часть древесины, используемой человечеством. Отдел же покрытосеменных отличается большим разнообразием и делится на два класса — однодольные и двудольные. Лишь некоторые из однодольных (бамбук, пальмы, юкка) дают древесную ткань, которая имеет ограниченное, в основном местное значение. Что же касается двудольных, то к этому классу относятся важные лиственные («твердые») породы — дуб, эвкалипт, клен, древесина которых особенно ценна для мебели, отделки интерьеров и пр.
Структура. Клетки древесины, как и клетки коры, возникают из многократно делящихся клеток прокамбия и камбия, которые составляют почти непрерывный слой образовательной ткани между корой и древесиной. Камбий возникает из клеток, отделившихся от конуса нарастания стебля или корня. Последний же берет начало в клеточно-образовательном центре зародыша в семени. В древесине имеются два класса клеток — паренхимные и прозенхимные. Паренхимные клетки обычно тонкостенные с простыми (неокаймленными) порами. В заболони они выполняют функцию физиологически активной живой ткани (обеспечивают хранение питательных веществ). Прозенхимные же клетки — толстостенные с окаймленными порами. Они теряют свой протопласт, когда вырастают и достигают окончательной толщины стенок, после чего превращаются в среду, проводящую жидкость и обеспечивающую опору. Для древесины характерны годичные кольца, обусловленные изменениями размеров клеток и толщины их стенок в связи с изменениями условий роста. В зонах умеренного климата контраст колец связан с отличием «летней» древесины одного года от «весенней» следующего. По числу колец на уровне земли можно определить возраст дерева.
Физические свойства. Относительная плотность древесины лежит в пределах от 0,1 (бальза) до ДРЕВЕСИНА1,3 (железное дерево и некоторые другие тропические породы). Относительная плотность большей части деловой древесины составляет 0,2-0,75, плотность — 190-850 кг/м3. Относительная плотность древесинного вещества равна приблизительно 1,5. Следовательно, лишь около 1/6 объема легкой деловой древесины составляет твердое вещество, тогда как в более тяжелых сортах на него приходится около половины объема. Относительная плотность может быть различной и для одной породы деревьев, что обусловлено переменчивостью условий произрастания. Так, для сосны длиннохвойной эта величина может составлять от 0,25 до 0,80 (среднее значение 0,53).
Применение древесины. Применение в строительстве. Древесина применяется в строительстве в таких формах, как пиломатериалы прямоугольного сечения (брус, доски), шпон, фанера, железнодорожные шпалы, столбы, сваи, стойки, гонт и древесноволокнистые плиты. Больше всего потребляется пиломатериалов прямоугольного сечения. Их производят распиловкой бревен, затем отделывают до стандартной ширины и длины, сортируют по качеству, сушат и поставляют потребителям в необработанном с поверхности, обработанном или формованном виде. Фанеру изготавливают, склеивая нечетное число тонких слоев древесины (шпона) так, чтобы волокна соседних слоев были взаимно перпендикулярны. Фанерные панели отличаются от обычных пиломатериалов тем, что (наряду с отсутствием ограничений по ширине) их прочность более равномерна в разных направлениях, они лучше сопротивляются раскалыванию, а их размеры меньше изменяются в условиях переменной влажности.
Топливо и древесная масса. Применение древесины как топлива в масштабах всего мира имеет все еще очень важное значение. В высокоразвитых промышленных странах топливное потребление древесины на протяжении последних десятилетий непрерывно уменьшалось в связи с переходом на уголь, газ, нефть и электричество. Такая тенденция, по-видимому, сохранится и в будущем по мере того, как с дальнейшим развитием техники будут все более доступны другие виды топлива и источники тепла. Применение же древесины в виде древесной массы в последнее время, наоборот, непрерывно увеличивалось и, по прогнозам, будет продолжать увеличиваться в обозримом будущем. Древесина превращается в древесную массу механическим истиранием с применением воды или путем обработки химикатами, разрушающими лигниновую связь и освобождающими волокна. Затем древесная масса переделывается в различные виды бумаги, коробочный картон, древесноволокнистые плиты. После специальной обработки она используется как целлюлозное сырье для изготовления синтетических тканей и пластиков.
Усовершенствования технологии. Благодаря новым технологическим разработкам древесина стала шире использоваться в традиционных областях и нашла новые области применения. К таким достижениям относятся усовершенствования в технологии сушки, противогнилостная и противопожарная обработка, слоистые конструкции, сборные конструкции заводского изготовления, высокоэффективные столярные клеи. Достигнуты большие успехи в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в производстве таких материалов на основе химической переработки древесины, как синтетическое волокно, целлофан, спирт, дрожжи, древесноволокнистые плиты, древесина с полимерной пропиткой, древесный слоистый пластик и различные формованные изделия. Прогресс в области переработки и применения древесины явился стимулом к дальнейшему развитию лесного хозяйства. См. также
ЦЕЛЛЮЛОЗА;
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ;
ДЕРЕВО;
КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
ЛИТЕРАТУРА
Перелыгин Л. М. Древесиноведение. М., 1969 Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М., 1986
В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде — как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.
Отдел же покрытосеменных отличается большим разнообразием и делится на два класса — однодольные и двудольные. Лишь некоторые из однодольных (бамбук, пальмы, юкка) дают древесную ткань, которая имеет ограниченное, в основном местное значение. Что же касается двудольных, то к этому классу относятся важные лиственные («твердые») породы — дуб, эвкалипт, клен, древесина которых особенно ценна для мебели, отделки интерьеров и пр.
Прозенхимные же клетки — толстостенные с окаймленными порами. Они теряют свой протопласт, когда вырастают и достигают окончательной толщины стенок, после чего превращаются в среду, проводящую жидкость и обеспечивающую опору. Для древесины характерны годичные кольца, обусловленные изменениями размеров клеток и толщины их стенок в связи с изменениями условий роста. В зонах умеренного климата контраст колец связан с отличием «летней» древесины одного года от «весенней» следующего. По числу колец на уровне земли можно определить возраст дерева.
В состав древесины входит 45-60% целлюлозы, 15-35% лигнина и 15-25% гемицеллюлоз. Количество инородных, экстрактивных веществ в значительной мере зависит от породы и неодинаково в заболони и ядровой древесине. Содержание минеральных веществ (зольность) древесины обычно значительно меньше 1%.
Механические свойства древесины тесно связаны с ее волоконно-клеточной структурой. Ее прочность максимальна вдоль и довольно низка поперек волокон. Предел прочности (отнесенный к единице массы) древесины при растяжении вдоль волокон в 40 раз, а при сжатии — в 3-4 раза больше, чем у стали. Предел прочности при сжатии вдоль волокон примерно в 6 раз, а при сдвиге — примерно в 4 раза больше, чем поперек волокон. Поскольку усилия сжатия и изгиба типичны для сооружений, древесина особенно подходит для использования в строительных конструкциях в качестве колонн и коротких балок. Почти все прочностные характеристики древесины изменяются пропорционально плотности и обратно пропорционально влагосодержанию ниже точки насыщения волокон. Наклон волокон, т.е. отклонение их направления от продольной оси, снижает прочность деревянного конструктивного элемента. Точно так же она снижается при наличии в досках и бревнах сучков, включенных частей ветвей, нарушающих или полностью прерывающих ход волокон. Однако в отсутствие растягивающих и изгибающих нагрузок небольшие сучки допустимы.
М. Древесиноведение. М., 1969 Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М., 1986Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.
Игры ⚽ Нужно сделать НИР?
Синонимы:
авиадревесина, гафель, гидролес, дельта-древесина, дерево, заболонь, кайя, красное дерево, ксилема, лесоматериалы, махагони, орех, палисандр, пиловочник, стройлес, топливо
- МЫЛО
- МОЛОЧНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Полезное
Является ли дерево чистым веществом или смесью (объяснение)
Древесина состоит из нескольких различных веществ, которые, вопреки распространенному мнению, не связаны друг с другом. Однако важно понимать, что такое чистое вещество по сравнению с древесиной.
В сегодняшней важной статье мы рассмотрим, считается ли древесина смесью или чистым веществом. Надеюсь, к концу статьи вы поймете, почему эта дискуссия так важна, а также ответы на все ваши вопросы.
В этой статье мы рассмотрим:
Является ли дерево чистым веществом?
Чистое вещество – это материал, состоящий только из одного элемента.
Например, чистое золото (кислород, медь и т. д.) означает, что в этом веществе не может быть обнаружено никаких других элементов, даже загрязняющих веществ.
Чистое вещество может быть комбинацией элементов, если элементы одинаковы и удерживаются химической связью. Углекислый газ, например, является соединением, но это также и чистое вещество.
С точки зрения химии смесь представляет собой материал, состоящий из двух или более веществ, которые не связаны химически. Это могут быть соединения или химические элементы.
Древесина не является чистым веществом, поскольку состоит из живых и мертвых клеток, не связанных химически. Волокна состоят из целлюлозы, а лигнин удерживает волокна в одном месте. Кроме того, он пористый и волокнистый.
Добавьте к этому, что структура дерева будет содержать такие вещества, как вода, сок и другие химические вещества или минералы, поглощаемые из земли.
Даже после того, как дерево было срублено и потеряло воду, древесина сохранит то, что она впитала.
Это означает, что кусок дерева и даже дерево не является чистой субстанцией, так как содержит множество различных элементов.
Итак, это композитный материал?
Да, древесина является композитным материалом, поскольку она состоит из нескольких веществ (таких как волокна целлюлозы), которые не связаны химически.
Это означает, что не требуется химической реакции для разрыва химических связей древесины.
Конечно, древесина не похожа на смесь, главным образом потому, что различные элементы, содержащиеся в ней, довольно малы.
Многие из них слишком малы, чтобы их можно было правильно увидеть.
Является ли древесина гетерогенной или гомогенной смесью?
Теперь, когда мы знаем, что древесина представляет собой смесь, а не чистую, возникает важный вопрос: какой смесью является древесина?
Однородная смесь означает, что элементы однородны по всему веществу.
Какая смесь, которую вы найдете в одной области, будет такой же в других областях. Древесина — это не тот тип смеси.
Суть в том, что древесина представляет собой неоднородную смесь, которая химически однородна , а это значит, что если взять куски древесины из разных частей дерева, будут некоторые различия.
Поскольку материал не является химически однородным, древесина считается гетерогенной смесью.
Внутри живого дерева могут быть области, содержащие больше сока. В других областях может быть больше воды. Плотность древесины варьируется в зависимости от ее местоположения.
Непостоянство древесины как смеси в основном связано со средой, в которой она растет. Это означает, что одинаковые деревья, которые растут в разных частях мира, будут иметь разные минеральные, водные или химические составы.
Заключительные мысли
Дерево — это что угодно, только не чистое вещество. В нем сочетаются разные материалы или элементы, составляющие дерево.
И поскольку древесина представляет собой гетерогенную смесь, это означает, что места, откуда вы берете материал в дереве, будут отличаться от других областей.
Например, это может быть важно, если вы ищете большую плотность.
Кроме того, если вы хотите избежать исключительно пористых участков или участков, загрязненных большим количеством загрязняющих веществ.
Привет, я Марк Гарнер, профессиональный плотник, столяр и маляр. Я живу в маленьком городке Пеория, штат Аризона, работаю плотником на пенсии. Я начал этот блог с простой целью, чтобы помочь вам с моим опытом работы с деревом в этом секторе. Если вы хотите узнать больше о том, что я люблю делать и как все началось, вы можете узнать больше обо мне здесь.
Информация о веществе – ECHA
Креозот, древесный
Сложная комбинация фенолов, полученная в виде дистиллята из древесной смолы.
Помощь
Ключевые наборы данных
ПОМОЩЬ
Нормативно-правовой контекст
Здесь вы можете найти все нормативы и нормативные списки, в которых фигурирует это вещество, согласно данным, доступным ECHA. Это вещество было обнаружено в следующих действиях по регулированию (непосредственно или наследуя нормативный контекст исходного вещества):
Помощь
Развернуть все Свернуть все
КРЕОЗОТ ИЗ БУКОВОЙ СМОЛЫ
Сложная комбинация фенолов, полученная в виде дистиллята из древесной смолы.
имя-источника.PIC_IMPORT_NOTIF_NO_ANNEX
креозотовая древесина
Сложная комбинация фенолов, полученная в виде дистиллята из древесной смолы.
имя-источника.PIC_IMPORT_NOTIF_NO_ANNEX
Креозот, дерево
Перечень ЕС, Список ограничений, PIC, Регламент строительной продукции — Приложение I (3) — Опасные вещества, Общая директива по безопасности продукции — Опасные вещества, Другое
Креозот, дерево
Сложная комбинация фенолов, полученная в виде дистиллята из древесной смолы.
Список ограничений, PIC, Процесс предварительной регистрации, Регламент строительной продукции — Приложение I (3) — Опасные вещества, Общая директива по безопасности продукции — Опасные вещества, Другое
kreosot aus buchenholzteer
Сложная комбинация фенолов, полученная в виде дистиллята из древесной смолы.
имя-источника.PIC_IMPORT_NOTIF_NO_ANNEX
Креозот, дерево
Другое
2-метоксифенол
Инвентарь C&L
КРЕОЗОТ ИЗ БУКА (СМЕСЬ ФЕНОЛА, ГУАЯКОЛА, КРЕОЗОЛА, КРЕЗОЛОВ, КСИЛЕНОЛОВ)
Инвентарь C&L
Креозот, дерево
Инвентарь C&L
3807 00 90
ПОС, Прочее
Комбинированная номенклатура Код
3807 00 90
ПОС
Комбинированный номенклатурный номер
8021-39-4
Инвентаризация ЕС, Инвентаризация C&L, Список ограничений, PIC, Процесс предварительной регистрации, Регламент строительной продукции — Приложение I (3) — Опасные вещества, Общая директива по безопасности продукции — Опасные вещества, Другое, название источника.