В гонке за устойчивое строительство бамбук быстро опережает традиционные материалы. Он действительно заслужил свое место в качестве «зеленой стали» 21 века. Обладая прочностью на разрыв, которая может соперничать со сталью, и скоростью роста, которая может позорить традиционную древесину, эта универсальная трава производит революцию в подходах к строительству, сочетая в себе экологичность с беспрецедентной долговечностью и стилем.

Традиционно бамбук используется для изготовления строительных лесов, а также в качестве каркаса стен, крыш и полов. Однако в последнее время бамбук играет все большую роль в современных экологически чистых зданиях. Ярким примером является великолепная арка Зеленой школы на Бали, состоящая из ряда бамбуковых арок, каждая длиной 19 метров.

Теперь группа исследователей из Центрально-Южного университета лесного хозяйства и технологий (CSUFT) в Китае расширила возможности бамбука, превратив его в прозрачный материал — по сути, стекло.

Кроме того, этот новый материал имеет трехслойный огнестойкий барьер, который эффективно снижает выделение тепла, замедляет распространение пламени и подавляет выбросы токсичного дыма и угарного газа.

Перспективы и ограничения существующих альтернатив стеклу

Силикатное стекло уже несколько десятилетий является основным продуктом строительной отрасли. В 2020 году мировое производство достигло 130 миллионов тонн. Хотя традиционное кварцевое стекло обеспечивает высокую прозрачность и использует легкодоступное сырье, оно имеет проблемы с хрупкостью, высокой плотностью и значительным содержанием CO.₂ выбросы в процессе производства.

В качестве альтернативы прозрачная древесина недавно привлекла внимание своими экологическими преимуществами и превосходными механическими свойствами. Прозрачная древесина вскоре может найти применение в сверхпрочных экранах для смартфонов; в мягких, светящихся светильниках; и даже в качестве конструктивных особенностей, таких как окна, меняющие цвет. Однако его использование ограничено глобальной нехваткой древесины, воспламеняемостью из-за содержания полимера и функциональными свойствами.

Бамбук: более устойчивая и эффективная альтернатива

Бамбук, известный своим быстрым ростом и высокой урожайностью, достигает зрелости в течение четырех-семи лет. Он также производит в четыре раза больше древесины на акр, чем дуб. Хотя технически это трава, по химическому составу бамбук похож на древесину. Его структура высокопористая и проницаемая, что делает его пригодным для создания прозрачных композиционных материалов.

Команда CSUFT использовала метод вакуумной пропитки для введения неорганического силиката натрия в делигнифицированную (удаление целлюлозы) структуру бамбука с последующей гидрофобной обработкой. Этот процесс образует трехслойный огнестойкий барьер, значительно повышающий огнестойкость и механические свойства бамбука.

Прозрачный бамбук, разработанный командой, может похвастаться впечатляющими свойствами: длительное время воспламенения (116 секунд), низкое общее тепловыделение, минимальное дымообразование и низкая пиковая концентрация CO. Несмотря на прозрачность, он механически прочен, имеет высокие модули изгиба и растяжения.

Кроме того, при использовании в качестве подложки для перовскитных солнечных элементов материал демонстрирует высокий коэффициент пропускания света (71,6%) и степень затуманивания 96,7%, что повышает эффективность преобразования энергии на 15,29%.

Исследователи предвидят будущее, в котором мы будем производить этот прозрачный бамбук в больших масштабах для различных применений, включая зеленое огнестойкое стекло и оптические устройства. Эта разработка открывает новые возможности для экологически чистых и эффективных строительных материалов, способствуя более экологичному строительству во всем мире.

Результаты опубликованы в журнале Исследовать .