分光光度分析による住宅・建築用透明木材の可能性の実現

木材は何千年もの間、建築材料として珍重されてきた。強く、しなやかで、経済的な木材は、質素な住宅から、これまでに作られた建築物の中で最も印象的な才能の例まで、あらゆるものに不可欠な要素となってきた。しかし、木材にはいくつかの欠点がある。腐りやすく、光を遮り、多くの生物にとっておいしい餌となる。しかし今、科学者たちは、これらの欠点の多くを補う透明な木材を作り出すことで、建築の新たな可能性を開こうとしている。そして分光光度分析は、この画期的な新素材を最大限に活用し、住宅や建築物における透明木材の可能性を実現する上で不可欠な役割を果たすだろう。

リグニンは本来、木材に独特の黄変をもたらす。リグニンを化学的に除去することで、研究者たちは透明なエポキシ樹脂を充填するための白い下地を作ることができる。画像ソースUnsplash ユーザー Andrew Collins

透明な木材ができるまで

透明な木材は、木材の黄色っぽい色の原因であるリグニンを、紙の製造で使われるのと同じような化学プロセスで除去することによって作られる。「リグニンを取り除くと、木材は美しく白くなる。1この加工は、木材の溝（葉脈）にエポキシ樹脂を注入する形で行われる。メリーランド大学の研究者であるリャンビン・フー博士は、「水路の壁を形成する小さな繊維が、木材をこれほど頑丈にしているのです」と言う。「その結果、透明であるだけでなく、従来の木材よりも弾力性があり、適切なエンジニアリングを施せば、鋼鉄よりも強くなる可能性がある。

透明な木材が重要な理由

透明な木材は単なる目新しいアイテムではない。実際、よりエネルギー効率の高い建物の建設を可能にすることで、建設業界に革命をもたらす可能性がある。木材はガラスよりもかなり断熱性が高いため、透明な木材は、光を取り込みながら、家を夏は涼しく、冬は暖かく保つのに役立ち、人工照明や暖房、冷房の必要性を減らすことができる。同時に、この素材は、その新しい光学的・構造的特質により、環境にやさしくない選択肢に取って代わる可能性がある。「木材は、建築物で最も多く使用されているバイオベース素材です。「この素材は再生可能な資源からできているのが魅力です。また、強度、靭性、低密度、低熱伝導性など、優れた機械的特性も備えています」。

しかし、この新しい木材の最も重要な特徴は、太陽電池に利用できる可能性があることである。エポキシ樹脂を充填することで得られるこの材料の優れた透過品質と光学的ヘイズは、太陽電池の性能を向上させ、エネルギー生産を増加させ、希少な天然資源への依存を減少させるために利用される可能性がある。「透明な木材を太陽電池の前に置くと、吸収される光の量が多くなり、効率が最大30％向上します」とフーは説明する。

世界のエネルギー消費量の27％、二酸化炭素排出量の17％を住宅が占めている現在、透明な木材を使用することで、住宅所有者は環境への悪影響を減らすための重要かつ有意義な措置を取ることができる。3

透明な木材の光透過性と霞を利用することで、太陽電池に利用できる光の量を増やし、効率を最大30％向上させることができる。画像出典Unsplash ユーザー Asia Chang

分光光度計による透過率測定は、住宅や建築物における透明木材の可能性を実現するのに役立つ

透明な木材が市場の主流になれば、消費者にとって美観への配慮が最優先事項となる。透過率分光光度計は、商業用および住宅用の透明木材製品の色と外観の両方をモニターする上で不可欠な役割を果たし、光学的な一貫性を確保し、メーカーが視覚的に魅力的な製品を作る手助けをする。

光透過率とヘイズを測定することにより、研究者はエポキシの屈折特性を最大限に活用することで、光がどのように材料に入り、どのように捕捉されるかを調節し、優れた太陽電池性能を得ることができる。透過色とヘイズの両方を同時に測定する新しいHunterLab Vistaのような分光光度計を使用することで、科学者は、配合の最適化とプロセス変数の評価に必要な重要な情報を簡単に把握することができる。分光光度計が提供する洞察は、このエキサイティングな新素材の可能性を十分に活用し、その生態学的利点を完全に実現するために不可欠な部分となるだろう。

ハンターラボの革新

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