วัสดุไม้ไผ่คอมโพสิตชนิดใหม่

ไม้ไผ่กลายเป็นคลังสมบัติของทรัพยากรวัสดุใหม่

ด้วยพื้นที่ป่าไผ่ 7.01 ล้านเฮกตาร์ จีนจึงเป็นประเทศที่มีทรัพยากรไผ่มากที่สุดในโลก ทรัพยากรพื้นที่และสต็อกไผ่เป็นรายแรกของโลก จนถึงขณะนี้ มีต้นไผ่ 857 สายพันธุ์ใน 39 สกุลในประเทศจีน คิดเป็น 52 เปอร์เซ็นต์ของไผ่ 1,642 สายพันธุ์ในโลก

ไม้ไผ่มีข้อดีของการนำกลับมาใช้ใหม่ การดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ก่อมลพิษและย่อยสลายได้ และมีประโยชน์หลากหลาย สามารถใช้ประโยชน์จากไม้ไผ่ทั้งหมดได้โดยแทบไม่มีขยะ ตั้งแต่ช้อนส้อม เช่น มีด ส้อม ช้อน ถ้วย และจาน ไปจนถึงของใช้ในชีวิตประจำวัน การตกแต่งภายในรถยนต์ ปลอกผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และแม้แต่ตะแกรงไม้ไผ่สำหรับเติมหอระบายความร้อนในเขตอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์จากไม้ไผ่กำลังค่อยๆ เข้าสู่ชีวิตของผู้คน

ใช้ทรัพยากรไม้ไผ่ให้เกิดประโยชน์สูงสุดด้วยนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และค่อยๆ พัฒนาและใช้ไม้ไผ่ทดแทนไม้ พลาสติก เหล็ก และวัสดุอื่นๆ สร้างไม้ไผ่มากกว่า 100 ชุดและมากกว่า 10,000 สายพันธุ์ หัตถกรรมจักสานไม้ไผ่ ไม้ไผ่ ผลิตภัณฑ์เส้นใย ผลิตภัณฑ์ถ่านไม้ไผ่ ฯลฯ และผลิตภัณฑ์แปรรูปจากไม้ไผ่ได้ครอบคลุมทุกด้านของการผลิตและการดำรงชีวิตของผู้คน จีนเป็นประเทศที่มีการผลิตและการค้าผลิตภัณฑ์จากไม้ไผ่ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ในปี 2020 มูลค่าการส่งออกของอุตสาหกรรมไม้ไผ่แห่งชาติจะอยู่ที่เกือบ 320 พันล้านหยวน

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการตกแต่งบ้านในแบบเฉพาะบุคคล จึงมีงานวิจัยมากขึ้นเรื่อย ๆ เกี่ยวกับการเปลี่ยนวัสดุป้องกันสิ่งแวดล้อม เช่น ไม้และไม้ไผ่เป็นวัสดุใหม่ แต่มีเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่แปรรูปไม้ไผ่ดิบให้เป็นวัสดุผสมเซลลูโลสที่มีคุณสมบัติทางแสงในอุดมคติโดยตรง

เนื่องจากไม้ไผ่มีความพรุนต่ำ เวลาในการขจัดลิกนินและพอลิเมอร์ที่อิ่มตัวออกจากไม้ไผ่จึงใช้เวลานานกว่าไม้ที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น ไม้บาชาและต้นป็อปลาร์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องท้าทายในการเตรียมไม้ไผ่โปร่งที่มีความหนาในระดับหนึ่ง

ทีมงานเลือก5-ต้น Phyllostachys pubescens อายุ 1 ปีเป็นวัตถุดิบ แช่ต้นไผ่สีเขียวในสารละลายผสมของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และกรดอะซิติก และทำปฏิกิริยาลิกนินกับกรดเปอร์อะซิติกเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่เติมสารทรานส์ไดไฮดรอกซีเลชัน จากนั้นใช้สารเคมีอย่างง่ายในการปรับสภาพเพื่อกำจัดลิกนินในไม้ไผ่ดั้งเดิม การขจัดออกหมายถึงการหายไปของ "กาว" (ที่เชื่อมระหว่างเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส) ทำให้เกิดรูพรุนมากขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการเติมเรซินที่มีดัชนีการหักเหของแสงตรงกับแม่แบบเซลลูโลสไม้ไผ่

ในที่สุด หลังจากกระบวนการบ่มอย่างรวดเร็ว วัสดุไม้ไผ่โปร่งใสชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ยอดเยี่ยม ความต้านทานแรงดึง การตกแต่งพื้นผิว และคุณค่าทางสุนทรียภาพก็เกิดขึ้น

เมื่อเทียบกับตัวอย่างมวลชีวภาพโปร่งใสอื่น ๆ ที่เตรียมโดยวิธีการทำให้มีโพลิเมอร์แบบต่าง ๆ เวลาในการบ่มไม้ไผ่ดิบแบบใสนั้นสั้นมาก ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่สำคัญสำหรับการเตรียมและแปรรูปอย่างรวดเร็ว

ไม้ไผ่โปร่งใสเปลี่ยนวัสดุป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายและอุปกรณ์ไฟฟ้า ความสะดวกสบายในชีวิตของผู้คนจึงเพิ่มขึ้น แต่ปัญหาของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การแผ่รังสี และการรั่วไหลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน สภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทวีความรุนแรงขึ้นไม่เพียงแต่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้คนเท่านั้น แต่ยังรบกวนการทำงานปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องศึกษาวัสดุป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับอาคารและที่อยู่อาศัย

ศาสตราจารย์ Wu Yan กล่าวว่า การแปรรูปไม้ไผ่ดิบเป็นวัสดุเชิงประกอบเซลลูโลสโดยตรง ไม่เพียงแต่ลดการใช้พลังงานจำนวนมากในขั้นตอนการปรับสภาพเชิงกลเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาโครงสร้างโครงกระดูกเซลลูโลสที่สมบูรณ์ของไม้ไผ่ดิบอีกด้วย ในการศึกษานี้ พวกเขาสร้างและแปรรูปไม้ไผ่ดิบโดยตรงในรูปแบบของตนเอง ซึ่งไม่เพียงขยายการใช้วัสดุโปร่งใสเชิงแสงชีวมวลเท่านั้น แต่ยังมีความหลากหลายมากขึ้นในการสร้างแบบจำลองด้วย

มีรายงานว่าความหนาของผนังของวัสดุไม้ไผ่โปร่งใสใหม่สามารถเข้าถึง 6.23 มม. การส่องผ่านของแสงอยู่ที่ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ การส่องสว่างคือ 1,000 ลักซ์ อัตราการเปลี่ยนแปลงมวลของการดูดซึมน้ำน้อยกว่า 4 เปอร์เซ็นต์ ความต้านทานแรงดึงตามยาวถึง 46.40 MPa และประสิทธิภาพของพื้นผิวคือ 80.2HD (หน่วยความแข็งที่วัดโดยเครื่องทดสอบความแข็ง Brinell)

สมาชิกในทีมสร้างอุปกรณ์ประกอบจากไม้ไผ่ใส เศษไม้ไผ่ใส และฟิล์มป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า “โครงสร้างโดยรวมคล้ายกับแผ่นรังผึ้งทั่วไป” วู่หยานกล่าว ในหมู่พวกเขา เศษไม้ไผ่โปร่งใสทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกหลัก เศษไม้ไผ่โปร่งใสเป็นแผง และฟิล์มอินเดียมออกไซด์เจือดีบุกเป็นชั้นการทำงาน

หลังจากการวิจัย ทีมงานของ Wu Yan พบว่าอุปกรณ์คอมโพสิตนี้สามารถแสดงฉนวนกันความร้อน ฉนวนกันความร้อน และประสิทธิภาพการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ และมีแนวโน้มในวงกว้างในด้านวัสดุตกแต่งบ้านและอาคาร

"วิธีการแปรรูปไม้ไผ่ดิบเป็นแม่แบบเซลลูโลสโดยตรง จากนั้นสังเคราะห์วัสดุโปร่งใสจะช่วยลดขั้นตอนการประมวลผลเชิงกลของวัตถุดิบในช่วงแรกและการขึ้นรูปวัตถุดิบในระยะหลังได้อย่างมาก ไม่เพียงแต่ลดการใช้พลังงานเท่านั้น แต่ยังช่วยลด การสูญเสียทรัพยากรปิโตรเคมี" Wu Yan กล่าว ในขณะเดียวกัน วิธีนี้ยังสามารถขยายไปยังวัสดุชีวมวลอื่นๆ ที่มีความหนาแน่นสูงและมีความพรุนต่ำ

ที่มา:https://www.tnc.com.cn/info/c-001001-d-3729223.html