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  全球建筑物消耗的能源占總能源消耗量的20%至40%。例如，在一棟兩層樓的房子中，30%的墻壁都被玻璃窗覆蓋，而玻璃的熱管理能力（導熱系數較高）較差，導致高達60%的能量通過這些玻璃窗戶損失。因此，先進的建筑材料在促進全球可持續(xù)發(fā)展方面受到了特別關注。木材來源于天然可再生資源，在機械支撐和熱屏蔽方面是使用最廣泛的建筑材料之一。近年來，以木材為原料，通過各種脫木質素和透明高分子聚合物浸漬處理可獲得兼具高透光率及力學強度的透明木材（TW）。由于保留了木材天然的低導熱性，這種透明木材是一種理想的節(jié)能透明材料。

  近期，南京林業(yè)大學陳楚楚課題組提出了一種在不引入任何透明高分子聚合物及膠黏劑的條件下，借助表面氧化及正交層壓設計，通過纖維素纖維之間的自粘合效應，構建了一種近似各向同性的全木材基透明層合木。與普通玻璃相比，這種透明木材的導熱性大大降低（0.27 W m^-1 K^-1），同時兼具高透光率（≈85.4%）與低霧度（≈20%），及近似各向同性的高力學強度（其中，濕強度達128 MPa）。

圖1 無膠自粘合透明層合木的制備

光學性能

  在可見光范圍內，制備的透明層合木（M-DATW）具有良好的透光性能，在不引入透明高分子聚合物的前提下，其透光率達85%，霧度低至約20%。此外，由于正交層壓設計，得到的M-DATW表現出近似于各向同性的光學性能。

圖2. 無膠自粘合透明木光學性能

力學性能

  由于木材的天然各向異性，DATW（單層透明木）沿纖維軸向（L方向）的拉伸強度為126.4 MPa，但在垂直于纖維軸向方向上（R方向）的拉伸強度僅為29.5 MPa。通過正交層壓設計及纖維間的無膠自粘合效應，如圖3所示，所得M-DATW在R方向上的拉伸強度由29.5 MPa顯著提高到138.2 MPa（三層M-DATW）。此外，值得注意的是，制備的M-DATW在力學強度方面表現出近似的各向同性（L方向為157.6 MPa；R方向為138.2 MPa）。

圖3. 無膠自粘合透明木力學性能

節(jié)能建筑模擬

  為了進一步評估M-DATW的節(jié)能效應，使用M-DATW和玻璃分別作為窗戶搭建模型房屋（圖4），并將其置于模擬的太陽光下，監(jiān)測室內外溫度，以比較M-DATW和普通玻璃的隔熱能力。結果表明在持續(xù)光照下，當室外溫度為43℃時，使用M-DATW作為窗戶的模擬房屋室內溫度為27.1℃，而使用玻璃窗的模擬房屋內部溫度高達34.2℃，說明本研究所得透明層合木有利于降低室內能耗，同時提供舒適的室內溫度，具有一定的節(jié)能效應。

圖4. 無膠自粘合透明作為節(jié)能窗的模擬

  原文鏈接：

  Chuchu Chen, Tong Zhou, Zhangmin Wan, Zhaoyang Xu, Yongcan Jin, Dagang Li,

and Orlando J. Rojas*. Insulative Biobased Glaze from Wood Laminates Obtained

by Self-Adhesion, Small 2023, 2301472.  DOI: 10.1002/smll.202301472

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202301472