木头变玻璃

吕之品

树木是一种古老的材料，被人类广泛用于建造住房、船舶和作为燃料。它也是一种可再生资源，能捕获和固定大气中的二氧化碳。

木头虽然能用于建造一整座房子，但制作窗户我们一般用玻璃，因为它是透明的。但玻璃的隔热性能并不好，这就是北方的窗户需要安装双层玻璃的原因。另一方面，木头的隔热性能倒是远优于玻璃，可惜的是，它不透明。

透明的木头将是玻璃的良好替代品。近年来，材料科学家一直在试验让木头透明。

木头的不透明来源于它的两个主要成分——纤维素和木质素。木质素吸收光线，在光的作用下，木质素中一种叫“载色体”的化学物质会被激活，从而使木头看起来是棕色的。木头中的纤维素是空心管状的结构。这些空心管中的空气会散射光，进一步降低木头的透明度。

过去一些年，已经有人在生产透明木头，其标准工艺包括将木头浸泡在亚氯酸钠（一种用于某些漂白剂的化合物）中，以去除木质素。但这不仅极大地降低了木头的韧性，而且产生的液体废物对环境有害。

美国马里兰大学的研究人员最近想出一种方法，他们不是完全去除木质素，而是改变其光学性能。这样生产的木头不单透明，而且不会降低木头的韧性，同时在制造过程中产生的废物很少，对环境的污染也大大减少。

研究人员的灵感源于一项发现，即木质素可以通过改变载色体分子而变得透明。他们使用过氧化氢（一种常用于漂白的化工用品）改变载色体的结构，使其不再起吸收光线的作用。

由橡树（左）和杨树（右）木材制成的透明木头

他们将过氧化氢刷在木头表面，然后将其置于紫外线灯下。经这样处理后，木头变成一种明亮的白色材料。这个结果对于我们其实并不陌生，因为造纸的木浆经过氧化氢漂白后，也会变白色——这是紙张呈亮白色的原因之一。不过，纸张之所以显白色，不是因为构成它的材料本身是白色的，而是因为其结构中充满孔隙，孔隙散射光，使其看起来呈白色。

像纸张一样，经过氧化氢处理后的木头中也充满了孔隙。为了减少孔隙中空气对光的散射，再用透明的环氧树脂填充这些孔隙，这样，大部分光线就直接穿过孔隙（因为散射率跟孔隙中填充的介质有关），不再散射回来，从而让木头看起来透明，同时保留其原有的韧性。

通过这种办法最终生产出来的透明木头，允许90%以上的光线通过，并且比所有木质素去除后的木头强度高50倍以上。

这种材料比玻璃更轻、更坚固，隔热性更好，可用于制造窗户和屋顶，甚至建造整座可透视的房屋。未来的某一天，你或许会坐在有着透明木头窗户的建筑物中办公。