竹材是一種常見的生物質材料，具有可持續性、生長速度快、資源豐富等優點，被廣泛用于家具制造及家居裝飾用材領域。但是，你見過透光竹材嗎？它不僅透光還可以隔熱、保溫、屏蔽電磁，這樣神奇的材料是怎么制成的呢？
近日，南京林業大學家居與工業設計學院吳燕教授領銜的課題組，通過一種簡單高效的處理方式，將竹材轉化為具有良好光學性能的透光原竹和透明竹片，同時保留了原竹天然形狀和纖維素骨架結構。日前，相關研究論文發表于國際期刊《納微快報》。
科技創新將竹材利用最大化，竹材逐漸作為木材、塑料、鋼筋等材料的替代品被開發利用，形成了重組竹、竹編工藝品、竹纖維制品、竹碳制品等100多個系列上萬個品種，竹材產品已經覆蓋生產生活的各個領域。我國是世界竹材產品生產、貿易第一大國，2020年，全國竹產業產值近3200億元。
隨著人們對家居環境個性化裝飾需求的日益增多，將竹材等環保材料轉化為新型材料的研究越來越多，吳燕課題組的研究便是其中之一。
論文第一作者王晶介紹，透光竹材的制備主要分為兩個步驟，第一步是去除發色基團，第二步是浸漬折射率與竹纖維素模板相同的聚合物。
由于竹材的孔隙率較低，竹材去除木質素和浸漬聚合物的時間比巴沙木、楊木等密度較小的木材要長，因此制備具有一定厚度的透光竹材是一項挑戰。
該課題組選取5年生毛竹為原材料，將去青后的原竹浸泡在過氧化氫和乙酸混合溶液中，再利用簡單的化學預處理脫除原竹中的木質素，木質素的去除會導致更多孔隙出現，有利于下一步的填充過程。最后向竹纖維素模板中填充折射率指數與其相匹配的樹脂，再經過快速固化工藝，一款具有優異光學傳輸性能、抗拉伸性能、表面裝飾性和美學價值的透光竹材便應運而生了。與其他不同聚合物浸漬方法制備的生物質透明樣品相比，透光原竹固化時間非常短，因此顯示出顯著的快速制備加工潛力。
“此類將原竹直接加工成竹纖維素模板再合成透明材料的方法，將大大減少前期原料機械加工和后期原料成型的步驟，不僅減少了能耗，也減少石化資源的浪費?！眳茄嗾f。同時，這個方法還可以用于處理其他高密度、低孔隙率的生物質材料。
據介紹，透光竹材的壁厚可達6.23毫米，透光率約60%，照度為1000勒克斯，吸水質量變化率小于4%，縱向抗拉強度達到46.40兆帕，表面性能為80.2HD（布氏硬度計測試出來的硬度單位）。
吳燕教授領銜的課題組將透光原竹與透明竹片、電磁屏蔽膜組成一款復合器件，整體結構類似于常見的蜂窩板，其中透光原竹充當核心骨架、透明竹片為面板、錫摻雜氧化銦薄膜為功能層。
經過研究發現，這款復合器件可表現出顯著的隔熱、保溫性能以及電磁屏蔽性能，在家居與建筑裝飾材料領域具有廣闊前景。
