اختصاصی بسپار/ چوب ترانما؛ جایگزینی نوین، پایدار و زیست‌سازگار برای شیشه و مصالح ساختمانی
بسپار/ایران پلیمر در سال‌های اخیر، پژوهشگران حوزه‌ی مواد و مهندسی زیستی به ماده‌ای نوآورانه و شگفت‌انگیز دست یافته‌اند که می‌تواند انقلابی در صنعت ساخت‌وساز، انرژی و بسته‌بندی ایجاد کند: چوب ترانما (Transparent Wood یا TW). این ماده‌ی زیستی ترکیبی، که با انجام فرایندهای شیمیایی و فیزیکی بر روی چوب طبیعی حاصل می‌شود، ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی چون عبوردهی نور، استحکام بالا، عایق بودن در برابر گرما و پرتو فرابنفش را هم‌زمان در خود جای داده است.
فرایند تولید چوب ترانما
تولید چوب ترانما با برداشت لیگنین – یکی از اجزای اصلی ساختار چوب که عامل رنگ قهوه‌ای و مات بودن آن است – آغاز می‌شود. در مرحله‌ی بعد، فضاهای خالی ایجادشده با بسپارهای ترانما مانند پلی‌متیل متاکریلات (PMMA) یا پلی‌وینیل الکل (PVA) پر می‌شوند. این فرایند نه‌تنها باعث ترانما شدن چوب می‌شود، بلکه استحکام مکانیکی آن را نیز می‌افزاید. در برخی روش‌ها، از نانوذرات لیگنین یا کیتوسان برای بهبود خواص ضد فرابنفش و افزایش پایداری بهره گرفته می‌شود.
ویژگی‌های نوری و کاربردهای نوری چوب ترانما
چوب ترانما با برخورداری از توان عبور نوری (Transmittance) بالا و کدری کنترل‌شده (Haze)، کاربردهای متنوعی در مدیریت نور و انرژی دارد. نمونه‌هایی از چوب ترانما با ضخامت‌های ۰٫۱ تا ۳٫۵ میلی‌متر، دارای عبور نوری بین ۷۰ تا ۹۰ درصد هستند. بسته به کاربرد، میزان ترانما و کدری قابل تنظیم است. به عنوان مثال، در سلول‌های خورشیدی و پنجره‌های خانه‌های هوشمند، چوبی با عبور نور بالا و کدری متوسط یا زیاد می‌تواند بهترین کارایی را داشته باشد.
خواص مکانیکی و گرمایی چوب ترانما
چوب ترانما نه‌تنها در ویژگی‌های نوری، بلکه در مقاومت مکانیکی نیز کارکردی فوق‌العاده دارد. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که مقاومت کششی چوب ترانما می‌تواند تا دو برابر چوب طبیعی افزایش یابد، درحالی‌که چقرمگی و کشامد نیز بهبود می‌یابد. این ویژگی‌ها چوب ترانما را برای کاربرد در سازه‌های سبک و مقاوم ایده‌آل می‌سازد.
در زمینه‌ی رسانایی گرمایی (Thermal Conductivity) نیز، چوب ترانما کارکردی بهتر از شیشه دارد. درحالی‌که رسانایی گرمایی شیشه حدود ۱ وات بر متر-کلوین است، این مقدار برای چوب ترانما حدود ۰٫۱۵ تا ۰٫۳۲ وات بر متر-کلوین گزارش شده است. این ویژگی آن را برای استفاده در ساختمان‌هایی با طراحی‌های زیست‌پایدار و کم‌مصرف بسیار مناسب می‌سازد.
کاربردهای گوناگون چوب ترانما
1. صنعت ساختمان و معماری چوب ترانما با عبوردهی نور و عایق بودن در برابر گرما و UV، جایگزینی مناسب برای شیشه در پنجره‌ها، دیوارها و سقف خانه‌ها و ساختمان‌هاست. ترکیب این ماده با سلول‌های خورشیدی نیز در حال بررسی است.
2. مدیریت نور و تزئینات داخلی به دلیل عبور ملایم و یکنواخت نور، استفاده از چوب ترانما در سقف‌ها، پنل‌های نوری و طراحی‌های فضای داخلی، موجب افزایش بهره‌وری انرژی و ایجاد محیطی دلنشین می‌شود.
3. بسته‌بندی زیست‌پایه و ترانما چوب ترانمای زیست‌پایه، ساخته‌شده از نانوالیاف سلولز (CNF) و کیتوسان، در ساخت بسته‌بندی‌های غذایی ترانما، مقاوم در برابر UV و دوستدار محیط زیست کاربرد دارد.
4. الکترونیک و انرژی چوب ترانما در فناوری‌های نوین مانند ذخیره‌سازی انرژی، سلول‌های خورشیدی و صفحات نمایش قابل انعطاف نقش روزافزونی ایفا می‌کند.
چالش‌ها و آینده‌ی چوب ترانما
با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، چوب ترانما با چالش‌هایی هم‌چون آب‌دوستی بالا، محدودیت در ضخامت و ابعاد صنعتی و هزینه‌های زیست‌محیطی تولید برخی بسپارها مواجه است. برای حل این مشکلات، استفاده از پوشش‌های آب‌گریز، بهینه‌سازی فرایندها و تولید نانوالیاف کم‌مصرف در دستور کار پژوهشگران قرار گرفته است.
افزون بر این، توسعه‌ی نسخه‌های زیست‌پایه از چوب ترانما و حذف کامل بسپارهای نفت‌پایه، یکی از روندهای مهم در سال‌های آینده خواهد بود. ساخت نمونه‌های مترمربعی از چوب ترانما توسط محققان، امیدها برای کاربردهای صنعتی و تجاری گسترده را افزایش داده است.
چوب ترانما به عنوان یک ماده‌ی زیستی، سبک، ترانما و چندکاره، چشم‌اندازی روشن برای آینده‌ی فناوری‌های سازگار با محیط زیست ارائه می‌دهد. این ماده، ترکیبی از زیبایی، کارکرد وزیست پایداری را در قالبی نوآورانه به صنایع مختلف ارائه می‌کند. با ادامه‌ی پژوهش‌ها و بهینه‌سازی فرایندها، چوب ترانما می‌تواند به یکی از مصالح اصلی قرن بیست‌ویکم تبدیل شود.
