حقق باحثون من Osaka University تقدماً مهماً في تطوير مواد بناء صديقة للبيئة، حيث تمكنوا من ابتكار تقنية لإنتاج خشب عالي الشفافية دون استخدام أي مكونات بلاستيكية. ويُعد هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تقليل الاعتماد على المواد الصناعية الملوثة وتعزيز الاستدامة في قطاع البناء والتكنولوجيا.
التحدي الرئيسي: شفافية الخشب الطبيعية
ركز العلماء في هذه الدراسة على معالجة المشكلة الأساسية المرتبطة بالخشب ، وهي عدم شفافيته الطبيعية. ويرجع ذلك إلى:
وجود مادة اللجنين التي تسبب تشتت الضوء.
وجود فجوات هوائية مجهرية داخل بنية الخشب.
وفي الطرق التقليدية، يؤدي إزالة اللجنين إلى جعل الخشب شبه شفاف فقط، دون تحقيق درجة شفافية عالية.
تقنية كيميائية مبتكرة لمعالجة الخشب
قاد فريق البحث الأستاذ ماسايا نوغي من معهد الأبحاث SANKEN إلى استخدام معالجة كيميائية تعتمد على محلول هيدروكسيد البوتاسيوم. وأظهرت النتائج أن هذا المحلول:
يزيل بقايا الهيميسليلوز.
يغير حالة المجموعات الكربوكسيلية.
يعمل على تليين الهيكل السليلوزي للخشب.
وخلال مرحلة التجفيف، تنكمش الجدران الخلوية اللينة بشكل شبه كامل، مما يقلل الفجوات الهوائية ويحد من تشتت الضوء، وبالتالي يزيد من شفافية المادة.
أهمية اتجاه قطع الخشب في درجة الشفافية
أحد أبرز الاكتشافات في الدراسة هو أن شفافية الخشب تعتمد بشكل كبير على اتجاه القطع. فقد أثبت الباحثون أن المادة تمتلك خصائص غير متجانسة، حيث:
أظهرت المقاطع العرضية المماسية درجة شفافية أعلى بكثير.
كانت المقاطع الشعاعية أقل شفافية بعد المعالجة.
ويرجع ذلك إلى أن البنية الداخلية للخشب، وخاصة شبكة الألياف السليلوزية الدقيقة، تلعب دوراً حاسماً في التحكم في انتشار الضوء.
نتائج قياس نفاذية الضوء
أظهرت القياسات أنه عند طول موجي قدره 550 نانومتراً:
سمحت العينات المماسية بمرور نحو 69% من الضوء.
بينما سمحت العينات الشعاعية بمرور نحو 59%.
وللمقارنة، عند تصنيع مركبات خشبية باستخدام بوليمرات شفافة، يمكن أن تتجاوز نسبة نفاذ الضوء 90% في المقاطع المماسية. ويعود هذا الفرق إلى قدرة أكبر على تقليل الفراغات الداخلية وتحقيق بنية أكثر تجانساً وكثافة.
تطبيقات مستقبلية واسعة
يحمل هذا الابتكار أهمية كبيرة لتطوير التقنيات الخضراء، حيث يمكن أن يُستخدم الخشب الشفاف في:
البناء المعماري كبديل مستدام للزجاج.
تصنيع المكونات البصرية.
إنتاج الأجهزة الإلكترونية المرنة.
تقليل الاعتماد على البلاستيك والمواد الصناعية.
كما يتيح فهم تأثير البنية الدقيقة واتجاه القطع إمكانية تصميم مواد مستقبلية بخصائص محددة دون الحاجة إلى إضافات صناعية.
أثر بيئي واقتصادي محتمل
يسهم هذا التطور في:
تعزيز الاستدامة البيئية.
تقليل الانبعاثات الناتجة عن تصنيع المواد التقليدية.
تطوير حلول مبتكرة في الطاقة والبناء.
وقد يمثل الخشب الشفاف مستقبلاً خياراً عملياً في الصناعات التي تتطلب مواد خفيفة وشفافة وصديقة للبيئة.
