نوافذ خشبية كليا وشفافة ممكنة!

واشنطن – هل شاهدت يوما نوافذ مصنوعة بالكامل من الخشب حتى في اجزائها الشفافة؟ طبعا لا لكنك لا يجب ان تتفاجأ في غد قريب ان صادفتك.

وتوصل باحثون أميركيون لطريقة لجعل الخشب شفافًا دون استخدام كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية او تغيير خصائصه الميكانيكية او الحرارية.

ولا يُستخدم الخشب لصنع النوافذ، وبدلاً من ذلك، نعتمد على الزجاج والبلاستيك، اللذين يتسمان بالشفافية، ويمكنهما توفير الدعم الهيكلي عند تقويتهما.

لكن المباني تفقد الكثير من الحرارة من خلال الزجاج، وبينما يمكن للضوء أن يجلب بعض الحرارة من خلال المواد، فإنه ليس عازلًا جيدًا، وهذا هو السبب في أننا بحاجة إلى زجاج مزدوج، ومن ناحية أخرى، فإن الخشب عازل للغاية لكنه غير شفاف.

وقام علماء المواد في السنوات الأخيرة بإجراء تجارب لجعل الخشب شفافًا، حيث إن جعل الخشب شفافًا، والاحتفاظ بخصائصه الميكانيكية العالية، يوفر بديلاً جيدًا للزجاج من مصدر مستدام ومتجدد.

ويأتي افتقار الخشب للشفافية من الجمع بين مكونين رئيسيين، هما السليلوز واللجنين، حيث يمتص اللجنين الضوء، بينما تتكون ألياف الخشب من السليلوز، وهي هياكل مجوفة تشبه الأنبوب.

ويعمل الهواء الموجود في هذه الأنابيب المجوفة على تشتيت الضوء، مما يقلل بدرجة أكبر من شفافية المادة.

وتوصل باحثون في جامعة ميريلاند لكيفية جعل الخشب شفافًا باستخدام مادة كيميائية بسيطة تستخدم عادة لتبييض الشعر.

وتعمل هذه المادة الكيميائية المسماة بيروكسيد الهيدروجين على تعديل الكروموفور، وهي مركبات تنشط بالضوء وتجعل الخشب يبدو بنيًا، وتغيير هيكلها بحيث لا تعمل على امتصاص الضوء وتلوين الخشب.

ويمكن رش المادة الكيميائية على الخشب، ثم تنشيطها باستخدام الضوء لإنتاج مادة بيضاء لامعة.

ويمثل التفاعل الكيميائي للخشب مع بيروكسيد الهيدروجين أساس تبييض لب الخشب المستخدم في صناعة الورق.

ويعد هذا التفاعل الكيميائي أحد الأسباب التي تجعل الورق ناصع البياض، في حين يتعلق السبب الآخر بالمسام أو الثقوب في البنية التي تبعثر الضوء، تمامًا مثل ألياف السليلوز المجوفة في الخشب.

ويقلل ملء هذه الألياف بالراتنج من هذا التشتت، مما يسمح للضوء بالمرور عبر الخشب ويجعله شفافًا، مع الاحتفاظ بخصائصه الميكانيكية الأصلية.

ويمكن تطبيق هذا النهج على قطع كبيرة من المواد، مما يؤدي إلى إنتاج مواد بناء شفافة ويوفر إمكانية حقيقية لاستبدال الزجاج.

وكانت التجارب السابقة للقيام بذلك كثيفة الاستهلاك للطاقة وتستخدم مواد كيميائية ضارة، وتضمت إزالة اللجنين تمامًا من الهيكل واستبداله بمادة راتنجية.

تتطلب إزالة اللجنين الكثير من المواد الكيميائية الضارة بالبيئة، كما أنه يقلل بشكل كبير من الخواص الميكانيكية للمادة مما يجعلها أضعف.

ويتطلب النهج الجديد في تشفيف الخشب لحسين التفاعل الكميائي ودمجه في عملية صناعية مؤتمتة، لكن الامر لم يعد بالصعوبة السابقة ما يعني اننا قد نرى هذا التحول قريبا في نوفذنا وربما حتى في أماكن أبعد من ذلك.