然后暴露于紫外线灯光或阳光下一小时,这时双氧水会漂白掉木质素的发色基团,并让木质素大部分保持。
接着把将木材浸入乙醇中,以除净木质素等残留物。后在木材孔隙中填充一种透明环氧树脂,这种环氧树脂专为航海使用、并且和木材细胞壁的折射率相匹配,木板被填充并硬化后,一块拥有 90% 透明度的木板就诞生了,这远高出天然木材 6%~36% 的透明度。由于使用到刷子和化学溶液,因此该方法可理解为 “化学刷” 法。
木材本身并不透明,这和它的两种基本组成成分有关:纤维素和木质素。纤维素,其实距离我们并不遥远。当你把纸巾撕成两半,沿撕开的边缘就能看到少量纤维素纤维。而木质素则包含发色基团分子,这种分子使木材呈棕色并能阻止光通过。而纤维素纤维是空心管状结构,空心管中的空气会散射光,这进一步降低了木材透明度。早期制造透明木材时,人们主要使用 “氯化钠溶液脱木素” 法,这涉及到用危险化学品去除木质素,不仅需要高温条件,还会耗费大量时间,成本昂贵且制备出来的木材比较脆。为避免上述情况,胡良兵团队选择改性木质素而不是去除木质素,并且本次使用的新技术,既便宜又容易,简单到在自家院子就能完成。而本次技术的原理在于,木头发色基团主要由木质素产生、并能吸收紫外线,紫外线的激发还可让木质素形成自由基。受益于木质素特性的启发,该团队使用紫外光激发、并使用双氧水的氧化作用除掉木质素中的发色基团。木材具有三维相互连接的多孔结构,且拥有直径在 15-300μm 之间的微通道,这种独特的多孔结构可促进双氧水的快速渗透、以及对紫外光的捕获,终有效去除光吸收发色基团。而且,太阳能是地球上丰富的能源,部分太阳能由紫外线(UV)辐射组成,因此太阳光可在短时间内使木材脱色并获得透明木材。这一过程并不难理解,把一张纸巾浸水后,纸巾透明度也会增加,这是因为填充满纸张孔的水具有比原先填充的空气更接近纤维素的折射率,从而降低入射光的散射,使纸巾变成半透明。
谈及该技术的先进性,胡良兵教授说,这种借助阳光和化学刷洗的方法,能选择性地处理木材样品的指定区域,从而制备出不同图案的透明木板。