透明的木头

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简介:透明木材

关于:我想让电脑更加狂野。在巴拿马经营一家丛林创客空间。https://www.instagram.com/digital.naturalism.labs https://twitter.com/HikingHack https://www.youtube.com/user/blorgggggg https://github.com…

用天然木材制作坚固透明的复合材料!得到所有的木材的力量,而不是所有的混浊妨碍你的方式!我想出了一个简单快捷的食谱,里面有一些便宜的食材,你可以在家里做!建造木质窗户,或者透明的木质手机套!

这个视频给出了整个事情的快速概述,并展示了一些在运动中的材料的例子!

理论

这是基于Zhu等人的论文,名为“高度各向异性,高度透明的木材复合材料”http://onlineLibrary.wiley.com.sci-hub.cc/doi/10.1 ...

基本思想是,木材可以被认为是两部分:

纤维素:具有自然清晰的强大结构字符串

木质素:一种不透明的胶水,它能把所有坚韧的纤维素纤维粘在一起

如果你可以剥离木材的不透明(和非结构)部分(木质素)并用透明的环氧树脂替换它,那么你将拥有纤维素纤维的所有强度,也能够看到它!

这样,你就是在制造一种复合材料,很像玻璃纤维!关于这一点,还有一件很酷的事情,那就是你可以保留由木头生长方式形成的现有结构,从理论上讲,它会变得非常坚固和轻便!

为什么呢?

当这种科学论文首次出现时,我看到了很多文章讨论了这个聪明的想法,我想看看如何成为一个简单的过程能够在家里做的事情。即使使用我的基本修改的食谱也可以获得一些很棒的结果!

这是一个非常简单的食谱,这将是一个有趣的实验,让孩子们分享关于化学物质和木材材料特性的想法。它也可以作为设计过程的一部分

注意:这涉及使用一些腐蚀性化学品。这是我的第一个,所以我的舒适区有点出来,但我通过毫发沮丧,你也可以!只需使用安全眼镜和手套!

第一步:材料和配方

材料

  • 薄木片(我的范围是0.75 mm-3mm -更厚的需要更多的时间溶解)
  • 大的耐热玻璃容器(化学物质不会腐蚀它或与它发生反应)(我用了一个玻璃布朗尼烤盘)
  • 小型磅秤(用于称量化学品)
  • 热板
  • 混合杯
  • 冰棒棒
  • 护目镜
  • 安全手套
  • 工作服/耐化学围裙

化学品

  • 氢氧化钠(NaOH) ($14)

https://www.amazon.com/gp/product/B013KMNCJU/ref=o..。

  • 亚硫酸钠(Na2SO3) ($6)

https://www.amazon.com/gp/product/b00iabl43s/ref=o ...

  • 过氧化氢(H2O2)(18美元)

官方配方中要求8%的H2O2,你可以用35%的H2O2来制作

可用:https://www.amazon.com/Hydrogen-Peroxide-Filled-Dr..。

或者我只是用了一整瓶普通的3% H2O2,你可以在杂货店买到!虽然没有漂白那么严重,但还是很透明。

  • 外用酒精(2美元)(任何商店都可以买到)

环氧树脂

Aeromarine 300/21 -他们在报纸上使用的官方类型:https://www.amazon.com/aeromarine - 300 -环氧树脂- . .。($ 63)

平滑(同类)(20美元)https://www.amazon.com/Smooth--Smooth-Cast-Liquid-..。

桌面(有点灵活)(43美元)https://www.amazon.com/gp/product/b00v2gkmww/ref=o ...


配方

本配方是由朱等人的论文改良的基本版本

高度各向异性,高度透明的木材复合材料
明伟朱,建威松,天莉,艾米龚,延斌王,嘉琪戴,永港瑶,魏罗,豆腐亨德森,梁兵胡*

http://onlineLibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.20 ...或SCI-HUB获取更多开放访问:http://onlineLibrary.wiley.com.sci-hub.cc/doi/10.1 ...


基本配方

  1. 用1升水,100g NaOH, 50g Na2SO3洗澡。
  2. 放入木材,在低温下加热10小时
  3. 放干浴缸,用水冲洗木头
  4. 从1瓶H2O2和热量创建新浴2小时
  5. 冲洗并保持摩擦酒精
  6. 将木材从酒精中取出并放入环氧树脂中
  7. 在30分钟内通过木材将环氧树脂吸收3次
  8. 让治愈


完整的配方

根据他们的论文,这是他们的完整配方

材料和化学:椴木来自核桃空心公司

在本研究中使用。用于去除木质素含量的化学品

从木材是氢氧化钠(> 98%,Sigma-Aldrich),亚硫酸钠(> 98%,Sigma-Aldrich)和过氧化氢(30%溶液,EMD Millipore Corporation)。用于浸润的聚合物是

环氧树脂(#300树脂和#21不发红环脂硬化剂,

Aeromarine产品,Inc。)。使用的溶剂是乙醇醇

(190个证据,Pharmo-Aaper)和去离子(DI)水。

木材木质素去除:制备木质素去除溶液

通过溶解NaOH(2.5 mol L-1

将木片浸泡在木质素去除液中保存

煮沸12小时,然后用热蒸馏水漂洗3次

去除大部分化学品。然后将木块放入

漂白溶液(H 2 O 2,2.5mol L-1

没有搅拌。当样品的黄色消失时,

除去样品并用冷水冲洗。删除木质素

样品在乙醇中保存。

聚合物渗透:通过混合两个液体制备环氧树脂

组分(#300树脂和#21非团循环硬化剂)

以2比1的比率。然后将木质素除去的木材放在

浸泡在液体树脂中。解决方案是

然后在200 Pa下脱气,以除去气体和乙醇溶剂

木头。大约5分钟后,释放真空让

通过大气压填充到木结构中。这个过程

重复三次。完成了上述所有过程

30分钟内避免聚合物凝固。最后,这道菜

含有木样品和树脂在30℃下保持静止12小时。

浸过树脂的木材样品在培养皿中剥落

树脂完全固化。

)和Na2SO3 (0.4 mol L−1)"

2 .洗浴前准备

首先,用1升水填充浴缸。记得使用耐化学容器,您可以加热(如漂亮的Pyrex玻璃)。

把容器放在热源上(比如热板)。安装一个通风系统(没有太多的烟雾,我只是担心可能有,但打开风扇很好)。

让所有安全眼镜和手套(这些都像烧焦的化学物质一样,他们在“战斗俱乐部”中伤过他们的手。)

量出100克氢氧化钠(NaOH -碱液)。小心不要把水滴进化学粉末里。

搅拌下慢慢将化学品倒入浴中以防止LYE挤出。

在它完全溶解后,测量出50克的Na2SO3。再次,在搅拌的同时慢慢倒入液体。

轻轻地把木头放进浴缸里。不要装满太多,因为液体会蒸发,干燥的木头会开始卷曲,令人讨厌的方式。

第3步:溶解木质素

把混合物煮沸。科学的配方是把木头放在这种混合物中煮12个小时。在我简单的设置下,水蒸发得太快了。我只是把电炉调到最低温度(250华氏度左右),这样保持了10个小时。更长的时间可能会更有帮助!我不知道如果你离开太久会发生什么。

在这个步骤中,你可能遇到的最大问题是水是否蒸发了。这将使你的木材卷曲和得到所有波浪-这是恼人的。如果你失去了太多的液体,就再加点。

在我最初的测试中,我的脸盆有两次几乎干了,每次我都加了500毫升水。

冲洗

时间结束后,你的液体已经变成漂亮的棕色,用水冲洗你的木材。

你可以看看你的木材,它应该变得更加透明(但可能还没有那么透明)。

第四步:漂白颜色

接下来,将木头浸泡在一瓶双氧水里!这既有趣又令人满意。继续加热。这是一个过程,将真正漂白大量的最后的颜色,让你的木材成为漂亮的透明胶片。

让煮2小时最低。如果木头停止冒泡,则添加更多的过氧化氢。

用水冲洗干净。

第5步:保持木材

在你把所有木质素拿走后,“胶水”出来,你需要把它拆开。如果它现在干涸,所有的小纤维素纤维都将卷曲并彼此剥离。

  1. 把所有的化学物质都冲洗掉。
  2. 把它们全部放在容器中。
  3. 把摩擦酒精倒在他们身上。
  4. 将它们储存在酒精中,直到准备好环氧树脂。

第六步:加入环氧树脂

准备表面,你可以把你的木头塑造成环氧树脂。我在桶里内衬了一些硅树脂(因为环氧树脂不会粘到硅树脂上),但你也可以用一些油涂在你的容器上(比如Pam Cooking Spray)。

  1. 滴去过量酒精
  2. 倒一层薄薄的环氧树脂
  3. 放下你的那块木头
  4. 再往上面倒一点环氧树脂

第七步:用吸尘器吸环氧树脂

你的真空时间将取决于你的环氧树脂(以防它的寿命太短),但我做的基本工作流程是这样的:

  1. 进入真空状态
  2. 让酒精和环氧树脂沸腾10分钟
  3. 释放真空
  4. 再重复2次

最后一次,你会发现穿过环氧树脂的气泡少多了!

第8步:让治愈

时间取决于你的环氧树脂,但通常让它单独几个小时。加热会帮助它更快地愈合!

第9步:结果

从我的第一次尝试弄清楚这个食谱,我对结果很满意!

第10步:改进

我的第一个例子让我遇到了他们的工作程度(而不是真正知道我在做什么)。以下是如何潜在地改善这一基本配方的一些提示,以获得更好的结果:

  1. 不要使用木质层压板(如胶合板)
    • 这些层在洗澡时就会溶解,然后开始卷起来
  2. 在浴缸上盖上盖子
    • 这将帮助你的溶液蒸发更少,并防止木材卷曲更多
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    58评论

    0
    KatarzynaS12

    问题三年前第十步

    漂白后的木材是否像纸一样?我在想我可以用透明的木材到我的项目,但我不想使用环氧树脂,更喜欢柔性材料。

    0
    justme.me

    答案3年前

    我还没做过,但我想了想这是怎么做的。最初的化学浴是为了去除木材中的木质素,基本上只留下纤维素。木质素是聚合物,是给纤维素纤维带来强度和硬度的物质。如果没有它,我想木头会变得几乎像一种织物——尽管纤维素纤维像垫子一样铺开,没有相互交织,它会相当脆弱,很容易被扯开。把它想象成玻璃纤维…纤维素是纤维,木质素是树脂你用它浸渍增加硬度并把它结合在一起。在这个过程中,它被环氧树脂....所取代所以在现实中,这真的不再是“木头”了——把它想象成一种像玻璃纤维或碳纤维的复合材料,而是由从木头中加工出来的纤维素制成的。

    至于获得柔性材料......您可能能够替代不同的聚合物。而不是这里使用的环氧树脂,你可能会尝试类似于双零件硅胶化合物,虽然这种化合物现在为新材料提供了大部分强度,但特别是在'交叉谷物'方向。如果您需要统一强大的东西,我建议以薄薄的胶合板开始。

    0
    LeoF34

    4年前

    嘿,谢谢你的所有帮助!只是好奇,在我购买环氧树脂之前,(导致它有点贵)你为你的木头使用了哪种,我打算买滑的原因,这是最便宜的,但我注意到瓶子上的“白色”说它在亚马逊图片中。

    0
    legosurvivor.

    3年前的回复

    也没那么贵。

    0
    Laurenciafernan

    3年前

    先生,我们已经尝试了这个项目的实验。我们用H2O2加热后将其变为半透明。但在酒精保存后,它变得不透明。我们还浸入聚合物中,仍然没有变化。你能建议一个解决方案吗?

    1
    leoleoleo24

    4年前

    您好,除了这个“真空”过程,我们还可以做什么来替代这个过程呢?

    0
    Lab_

    4年前

    谢谢你分享这个有趣的实验!我试过它 - 只有现在前两个步骤。没有树脂。在Naoh我的木头看起来有点透明,但只有在潮湿时。3%H 2 O 2漂白,但它不透明。我将其添加至30%H2O2,但HTE木材完全分解。我猜,3%更好。
    我的问题是:只有在添加树脂时才能变得透明?在添加之前,我希望身份证也有点透明。
    我用了Balsa Wood :-)

    0
    blorgggg

    4年前回复

    是的,只有当树脂泡过所有的纤维时,它才会变得透明

    0
    AaronZ16

    4年前

    你用过的最厚的木料是什么?我在考虑。25英寸厚的透明橡木杯垫,或者桌面,如果你能做足够大的必要厚度的块,在浇铸和层压后将它们贴合在一起。

    祝贺胜利!应得的!你收到了关于它的电子邮件,我没有那么胖!

    0
    blorgggg

    4年前回复

    hahah不!谢谢你让我知道!

    0
    佛嘴巴

    4年前

    有没有可能用你可以作画的东西来保留(不透明的)区域?

    0
    blorgggg

    4年前回复

    值得一试!

    0
    DariuszM7

    4年前回复

    我想知道这种“卖油”木材可以用作一种微孔过滤材料(方案的环氧部分可能被省略)。

    0
    blorgggg

    4年前回复

    我猜可能有一点,特别是对于薄片来说,但它们会湿透:)

    0
    FlorinJ

    4年前

    我一定遗漏了什么。你用什么容器吸尘?你是自己建的还是买的?

    0
    blorgggg

    4年前回复

    只有一个真空室和一个真空泵。房间有很多大小,但基本上只是一个罐子,有一个丙烯酸盖,边缘有垫圈。你可以从港口运费便宜得到它们!

    0
    PLLman

    4年前回复

    我知道真空泵在高频可用,但我从未见过那里的真空室。