A fa ősi anyag, amelyet az emberek évmilliók óta használnak házak, és bútorok építésére, valamint tüzelőanyagként is használatos. Emellett megújuló forrás, és a Föld légköréből a felesleges szén-dioxid megkötésének egyik módja. Napjainkban a fa fő alkotóelemét – a cellulózt – évente hússzor akkora mennyiségben állítják elő, mint az acélt.

Egy dolog, amire nem használnánk fát, az ablakok készítése. Ehelyett az üvegre és a műanyagra támaszkodunk, amelyek átlátszóak, és ha edzettek, szerkezeti tartást is adhatnak. Az épületek azonban sok hőt veszítenek az üvegen keresztül, és bár a fény át tud jutni némi hő az anyagon, de az üveg nem jó szigetelő. Ezért van szükségünk dupla üvegezésre. A fa viszont jól szigetel, de nem átlátszó. Általában.

Az elmúlt években az anyagtudósok kísérleteztek a fa átlátszóvá tételével. A fa átlátszóvá tétele, és magas mechanikai tulajdonságainak megőrzése jó alternatívát jelentene az üvegnek egy fenntartható és megújuló forrásból. Az erre irányuló korábbi módszerek rendkívül energiaigényesek voltak, és káros vegyi anyagokat használtak, de egy új tanulmány megmutatta, hogy a fát átláthatóvá lehet tenni anélkül, hogy a folyamat során hatalmas mennyiségű energiát kellene felhasználni.

A fa átlátszósága

A fa átlátszatlansága két fő összetevőjének, a cellulóznak és a ligninnek a kombinációjából ered. A lignin elnyeli a fényt, és az anyagban lévő kromofórok – a fény által aktivált vegyületek – jelenléte miatt a fa (általában) barna színűvé válik. A fában lévő rostok, amelyek főként cellulózból állnak, üreges, csőszerű szerkezetek. Az ezekben az üreges kis „csövekben” lévő levegő szórja a fényt, ami tovább csökkenti az anyag átlátszóságát.

A fa átlátszóvá tételére irányuló korábbi kisérletek során a lignint teljesen eltávolították a szerkezetből, és gyantával helyettesítették. A lignin eltávolításához sok környezetszennyező vegyszerre van szükség, és jelentősen csökkenti az anyag mechanikai tulajdonságait, és gyengíti azt.

A Marylandi Egyetem kutatóinak új tanulmánya bemutatja, hogyan lehet a fát egy egyszerű vegyszer – a haj fehérítésére általánosan használt hidrogén-peroxid – és persze némi kémiai tulajdonságok megváltoztatásával átlátszóvá tenni. Ez a vegyszer módosítja a kromofórokat, megváltoztatja a szerkezetüket, így azok már nem alkalmasak a fény elnyelésére, és már nem tudja a fa természetes színét visszaadni.

A kikísérletezett vegyszert ecsettel lehet a fára felvinni, majd fény segítségével aktiválni, hogy egyfajta ragyogó fehér színű fát kapjunk. A fa és a hidrogén-peroxid kémiai reakciója jól ismert. Ez az alapja a papírgyártáshoz használt fapép fehérítésének – ezért az egyik oka annak, hogy a papír ragyogóan fehér.

A másik ok, amiért a papír fehér, az az, hogy a szerkezetében lévő pórusok szórják a fényt, akárcsak a fa üreges cellulózrostjai. E rostok gyantával való kitöltése csökkenti ezt a szórást, így a fény áthatol a fán, és a fa átlátszóvá válik, miközben megőrzi eredeti mechanikai tulajdonságait.

A nagyüzemi gyártás még odébb van

Ez egy nagyon izgalmas fejlesztés, amely a hidrogén-peroxid és a lignin jól ismert kémiai reakcióit használja. A megközelítést nagyobb felületekre is lehetne alkalmazni, ami az üveg helyettesítésének valódi lehetőségét kínáló átlátszó építőanyag előállításához vezetne.

Mivel a vegyi anyagot a fára ecsetelik, lehetőség nyílhat arra, hogy dekoratív hatást adjanak az anyaghoz. Ezáltal az anyagpanelek népszerűvé válhatnak beltéri alkalmazásokban, miközben további szigetelést is kínálnak.

De további munkát kell végezni a fával való reakció optimalizálásához, és az iparilag automatizált folyamatba való előkészítéshez még további fejlesztésekre van szükség.. De egy napon, a jövőben talán már olyan otthonban lakhatunk vagy dolgozhatunk, amelynek ablakai igazi fából készültek, és ki tudunk látni rajta.