納米木材隔熱出色

通過去掉木材中所有的填充材料、僅留下裸露的纖維，研究人員證實由此獲得的「納米木材」超越了幾乎所有現有的隔熱體。相關成果日前發表於《科學進展》雜誌。

來自美國馬里蘭大學的Liangbing Hu帶領團隊開發了這種納米木材。他們將木材暴露於廉價、簡單的化學物質——氫氧化鈉、亞硫酸鈉和過氧化氫。這些化學物質將木材中由木質素和半纖維素構成的細胞壁剝離，僅留下纖維素的骨架納米纖維。

正是這些殘存的納米纖維的平行排列，賦予了納米木材不同尋常的屬性。熱量無法輕易穿過纖維並且大部分被反射回來，尤其是因為木材中原本傳遞熱量的所有固體填充材料已經消失，而是由導電性很差的空氣替代。

同時，由於殘存的纖維是並列的，它們能幫助消散任何滲透進來的熱量，因此熱量無法被集中起來。Hu介紹說，這種熱傳導的二元性，即一方面阻止熱量滲透，另一方面消散任何進入的熱量，為其提供了優於其他隔熱體的巨大優勢。

「這再次證明，大自然超越了人類。」來自普渡大學的Jeff Youngblood表示。Youngblood的工作同樣聚焦產生源自木材的工業用產品。

實驗室測試證明，納米木材阻止熱量滲透的能力與泡沫聚苯乙烯等同。後者在阻擋熱量方面比環氧樹脂、普通木材和玻璃優越上百倍。同時，納米木材表現出令人難以置信的強大性能，可承受13兆帕載荷——相當於每平方英尺近2000磅的壓強。

雖然接受測試的樣品僅有15厘米長、2厘米厚，但研究人員表示，它可被製成現有的幾乎任何尺寸或形狀。Hu表示，由於該材料是如此通用，以至於它可被用於為整座建築物、微小電腦組件或者飛機、太空飛船和汽車中的引擎隔熱。

它還很輕，並且製造起來相對廉價——生產每平方米材料所需的化學物質成本為7美元。同時，該材料能產生巨大的環保效益，因為它是由普通的可回收木材製成。「樹木能儲存而非釋放二氧化碳。」已成立初創公司使該材料商業化的Hu表示。（宗華）

來源：中國科學網

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