18.11 - 10:02

Древесину превратили в гибкий светящийся материал


 

Новозеландские и швейцарские ученые превратили древесину в люминесцентный материал. Ученые растворили содержащийся в древесине лигнин, заменили его на раствор люминесцентных квантовых точек, а сверху покрыли материал гидрофобным полимерным покрытием. Получились гибкие и прочные пленки, которые могут светиться разными цветами. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Древесина — природный композитный материал, состоящий из целлюлозных волокон и полимера лигнина. Волокна целлюлозы в дереве расположены упорядоченно — мелкие волокна объединяются в более крупные полые структуры — это не только делает дерево более прочным, но и открывает пути для модификациии этого материала.

Цилиан Фу (Qiliang Fu) вместе со своими коллегами из Новозеландского научно-исследовательского института леса уже разработали на основе дерева гибкий материал для электроники. Ученые растворили входящий в состав древесины лигнин и заменили его на полимерные проводящие чернила — они состояли из модифицированного лигнина, пептидов и воды. В результате дерево превратилось в прозрачный проводящий материал. В своей новом исследовании ученые объединились со швейцарскими материаловедами под руководством Инго Бюргерта (Ingo Burgert), чтобы сделать древесину люминесцентной.

За основу нового материала взяли легкую и прочную древесину бальзового дерева (Ochroma pyramidal). Деревянные пластинки размером пятьдесят на двадцать пять миллиметров и толщиной один миллиметр последовательно опускали в растворы сульфита и гидроксида натрия, чтобы растворить лигнин. Освобожденные от лигнина деревянные пленки пропитывали раствором люминесцентных квантовых точек — наночастиц сульфида кадмия CdS в оболочке из сульфида цинка ZnS. После этого древесину прессовали, сушили и покрывали защитным слоем гексадецилтриметоксисилана.

В результате получился гибкий полупрозрачный (после растворение лигнина прозрачность для излучения с длиной волны 550 нанометров была 81 процент, добавление квантовых точек снизило ее до 70 процентов) материал. При возбуждении УФ-светом материал начинал люминесцировать — используя разные квантовые точки, ученые сумели добиться зеленого (длина волны 550 нанометров), оранжевого (длина волны 585 нанометров) и малинового (длина волны 645 нанометров) свечения. Замена лигнина на квантовые точки снизила прочность материала — например, прочность на растяжение у немодифицированного дерева была 394 мегапаскалей, а люминесцентного дерева — 292 мегапаскалей. Тем не менее это все еще выше, чем прочность целлюлозных материалов, созданных искусственно, — по всей видимости из-за высокой степени упорядоченности целлюлозных волокон в древесине. Ученые отметили, что пропитка гексадецилтриметоксисиланом заметно повысила гидрофобность материала — контактный угол смачивания у модифицированной древесины был 140 градусов, в то время как у немодифицированного дерева — всего 36 градусов. Это предотвращает впитывание атмосферной влаги и вымывание квантовых точек, а также делает материал более стабильным.



Технология производства нового материала проста, и ее можно будет осуществить с помощью прокатной технологии на уже существующих заводах про производству бумаги. В дальнейшем Фу и его коллеги планируют заменить квантовые точки CdS/ZnS на другие нетоксичные люминесцентные соединения Ученые надеются, что такая замена не только облегчит переработку люминесцентного дерева после использования, но и сделает материал дешевле. Пока что новый материал планируют применять в декоративных целях — для изготовления люминесцентных фасадов зданий, потолочных световых панелей и даже светящейся мебели. Однако, ученые не исключают, что в дальнейшем материалы на основе люминесцентной древесины найдут применение в фотонике, лазерной технологии и других областях оптики.

В новом композите за свечение отвечают квантовые точки, а древесные волокна служат всего лишь основной материала. Однако, возможно, что скоро появятся деревья, способные светиться сами по себе. Сотрудники Института биоорганической химии РАН получили светящиеся растения табака, вставив в геном табака Nicotiana tabacum гены, которые кодируют ферменты синтеза люциферина у люминесцирующих грибов. Один из соавторов этой работы Илья Ямпольский рассказал N + 1, что вырастить светящееся дерево будет труднее, но тоже возможно.

Наталия Самойлова

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Психологи рассказали, что делать, если ребенок слишком часто плачет

В каких случаях плач — повод для сильного беспокойства.
Подробнее »»

Ученые выяснили, почему беременные проще переносят коронавирус

Ученые обратили внимание на то, что беременные женщины реже умирают вследствие коронавируса, чем небеременные.
Подробнее »»

Восточный морковный салат с карри и изюмом

Вкусный морковный салат с восточной ноткой: с изюмом и карри! Для его приготовления вам понадобится овощечистка.
Подробнее »»

Назван орган, который больше всего страдает из-за злоупотребления кофеином

Особенно опасно пить его натощак.
Подробнее »»

Ученые нашли неожиданную причину старения: дело в матери

сследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе заявили, что стресс матери перед родами опасен более быстрым биологическим старением её ребёнка
Подробнее »»

bigmir)net TOP 100 Яндекс.Метрика

При использовании информации в печатном или электронном виде ссылка на www.neboley.com.ua обязательна.
Интернет–издание не несет ответственность за достоверность информации, размещенной в разделах народной медицины. Предупреждаем, прежде чем воспользоваться рецептами нетрадиционной медицины обязательно посоветуйтесь с врачом.
За содержание рекламы ответственность несет рекламодатель.

Электронная почта портала: info@neboley.com.ua