Prozirni bambus za vatrootporno staklo

Profesori Yiqiang Wu i Caichao Wan, zajedno sa svojim timom s kineskog Središnjeg južnog sveučilišta za šumarstvo i tehnologiju (CSUFT), razvili su revolucionarni prozirni materijal dobiven od prirodnog bambusa. Ovaj inovativni materijal ima troslojnu vatrootpornu barijeru, učinkovito smanjujući otpuštanje topline, usporavajući širenje plamena i obuzdavajući emisiju zapaljivih hlapljivih tvari, toksičnog dima i CO.

Posljednjih godina došlo je do porasta interesa za prozirne proizvode od drva, zahvaljujući njihovim izvanrednim značajkama kao što su visoka prozirnost, izvrsna mehanička čvrstoća i superiorna svojstva toplinske izolacije. Prozirno drvo ne nudi samo prednosti za okoliš, već ima i ogroman potencijal kao održiva alternativa tradicionalnim staklenim materijalima. Unatoč tome, postoji nekoliko ograničenja povezanih s korištenjem prozirnog drva kao što su globalna nestašica drva i upotreba polimera koja ga čini vrlo osjetljivim na požar.

"Bambus se može pohvaliti brzim rastom i stopom regeneracije, što mu omogućuje da dostigne zrelost i iskoristi se kao građevinski materijal unutar 4 do 7 godina rasta," kaže Wan. "S rezultatom 4 puta većim od drva po jutru, bambus je poznat po svojoj iznimnoj učinkovitosti".

U pogledu kemijskog sastava, bambus ima sličnosti s drvom, uglavnom se sastoji od lignina, celuloze i hemiceluloze. Nadalje, unutarnja hijerarhijska struktura bambusa vrlo je slična strukturi drva, s visokom poroznošću i propusnošću zbog uredno raspoređenih okomitih kanala. Ova karakteristika sugerira potencijalnu upotrebu bambusa u proizvodnji prozirnih kompozitnih materijala.

Rješenje tima je bilo impregnirati anorganski tekući natrijev silikat u delignificiranu bambusovu strukturu pomoću jednostavne i učinkovite tehnike vakuumske impregnacije. Nakon toga, hidrofobni tretman se primjenjuje na međuprodukt. "Ovom strategijom možemo izgraditi 3-slojnu vatrootpornu barijeru koja se sastoji od gornjeg sloja silana, međusloja od SiO 2  formiranog hidrolizom i kondenzacijom Na 2 SiO 3 na površini, i unutarnjeg sloja od Na 2 SiO 3)" opisuje Wan. "Ova strategija postiže dugo vrijeme paljenja od 116 s, nisko ukupno oslobađanje topline od 0,7 MJ/m 2, nisku ukupnu proizvodnju dima od 0,063 m 2 i nisku vršnu koncentraciju CO od 0,008 kg/kg. Moduli savijanja i rastezanja prozirnog bambusa iznose čak 7,6 ± 1,3 odnosno 6,7 ± 1,1 GPa, pokazujući njegova izvrsna mehanička svojstva".

Osim toga, kada se koristi kao supstrat za perovskitne solarne ćelije, prozirni bambus pokazuje potencijal da djeluje kao sloj za upravljanje svjetlom zbog svoje visoke propusnosti svjetla od 71,6%, što dovodi do značajnog poboljšanja za 15,29% u učinkovitosti pretvorbe energije.

Uzbuđeni su što ovo otkriće otvara vrata za primjenu zelenog vatrootpornog stakla i optičkih uređaja. "U budućim istraživanjima usredotočit ćemo se na proizvodnju velikih razmjera i multifunkcionalizaciju ovog prozirnog bambusa", dodaje Wan.

Istraživanje objavljeno u časopisu Research možete pronaći na ovoj poveznici.