更強韌耐用，透明木材有機會取代塑膠、玻璃

阿良車輪餅

更強韌耐用，透明木材有機會取代塑膠、玻璃

這片看起來頗有質感的「透明物」，不是玻璃也不是壓克力，是用木頭製成，由於更堅固也更柔韌，未來透明木頭或許就能應用在螢幕、燈具或是變成智慧變色窗戶。

但要如何製作透明木頭？腦中提到木頭，第一個浮現的就會是咖啡色系，即使纖維素及半纖維素透明無色，但重要結構「木質素（Lignin）」為褐色，為了製造透明木材，科學家首先需要漂白或用其他方式去除木質素，留下乳白色的空心骨架。

即使如此木材還沒辦法完全透明，還有其他步驟需要處理一番，木質素結構複雜，木質孔部會產生大的可見光散射，要再注入人造樹脂（環氧樹脂），這樣不僅能讓陽光穿透，還可以令木材變得堅硬。

目前也有多項透明木材研究，好比美國馬里蘭大學教授胡良兵所使用的材料相當薄，厚度在不到 1 公釐到 10 公釐左右。胡良兵認為，木質素有著堅固的蜂巢狀結構，微小的木纖維比碳纖維還要堅固，添加樹脂後，透明木材的性能優於塑膠和玻璃，透明木材在壓力或破裂測試中，強度是透明壓克力的三倍左右，堅韌程度約為玻璃的 10 倍。

瑞典皇家理工學院材料科學家 Lars Berglund 團隊製作出來的還帶點木紋質感，看起來就像毛玻璃，可是絕緣效果更好。

2016 年的最初研究中，胡良兵和 Berglund 都發現，不到 1 公分厚的透明木材，可以讓 80%~90% 光線穿透，隨著厚度愈來愈接近 1 公分，透光率隨之下降，Berglund 研究發現，3.7 公釐厚的木材只能透射 40% 的光。

這種材料和強度代表未來有機位可以取代薄而易碎的塑膠或玻璃，成為顯示器等的替代品，且當然，也有機會應用在窗戶上。印度理工學院工程師 Prodyut Dhar 表示，透明木材隔熱效果比玻璃更好，可以幫助建築保留或阻擋熱量。

透過不同組合配置，透明木材也可以變成智慧變色窗戶，Berglund 團隊先前將電致變色聚合物夾在塗有電極聚合物的透明木材層間，只要通電透明木材就會變成紅色。

透明木材也有跟上現在的淨零低碳趨勢，瑞典 RISE 研究所的材料科學家 Céline Montanari 結合丙烯酸和檸檬烯用於漂白木質素，這種生物基透明木材還是能維持機械和光學特性，比普通木材多能承受 30 MPa 壓力，並能透射約 90% 的光。

胡良兵也提出更環保的木質素漂白方法，依靠過氧化氫和紫外線輻射來降低能源需求。研究團隊用過氧化氫洗刷厚度約 0.5~3.5 公釐的木片，放在紫外線燈下以模仿日照，成功漂白木質素的深色部分，不盡不傷結構強度還更高。

●Why scientists are making transparent wood

(科技新報)