【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】科学家们设计了一种由木头制成的隔热材料，这种材料既轻便又坚固，完全由细小的木质纤维制成。在《科学进展》杂志上描述的所谓的“纳米木材”，有一天可以用来制造更节能的建筑。它既便宜又可生物降解。资深作家、马里兰大学(University of Maryland)的材料科学家、工程师胡良兵(Liangbing Hu)说：大自然正在制造这种材料。在我们建设的城市中，管理热量是一个主要问题。在冬天室内很难保持室内热，夏天也不出门。目前使用的绝缘材料在金钱和能源方面都是非常昂贵的。它们通常不会被生物降解，最终会对我们不断增长的垃圾填埋场有所贡献。因此，科学家们一直在努力寻找更便宜、更环保的选择。
完全由天然木材，纳米木材与分层排列的纤维素纳米纤维可以被用作一个各向异性超级热绝缘体。(A)纳米木材热绝缘性能的示意图，(B)纳米木材的数码照片和相应的有利于建筑隔热应用的特性。图片信息及版权：Science Advances(2018). DOI: 10.1126/sciadv.aar3724
胡一直在研究纳米纤维素的性质，纤维素的纳米级版本，植物细胞壁中坚硬的碳水化合物，使树干变得强壮和高大。在这些难以置信的小尺度上，纤维素纤维具有显著的特性，包括强度与重量比大约是钢的8倍。胡先生和他的团队已经开发出了一种强大的高密度的材料，他们称之为“超级木”，部分是通过去除木头里的木质素——一种能把纤维素粘合在一起的复合聚合物，几乎像胶水和半纤维素一样，是木质组织的另一种成分。但是在这个项目中，胡和他的同事们去掉了木质素和大部分半纤维素。木质素非常擅长导热，这意味着它将是一种可怕的绝缘体。没有木质素，木质材料变成纯白色，让它反射进来的光而不是吸收它(这也有助于阻挡热量)。
nanowood的绝缘能力的秘密部分在于它的结构。泡沫塑料是各向同性的:从任何角度看，它基本上都是一样的。但是nanowood是各向异性的:这些纤维是平行的，所以从不同的角度看起来很不一样。热可以轻松地在纤维上上下移动，但不能很容易地穿过它们，尤其是在去除所有木质填料(木质素和半纤维素)后留下的空隙。科学家们发现，这种纳米木材与styrofoam一样，是一种很好的绝缘体，甚至更好。它也远远超过其他材料。最重要的是，纳米木材也很轻，能够承受13兆帕的压力。他们说，这比像纤维素泡沫这样的绝缘体高出大约50倍，比最强大的商用隔热材料高出30倍以上。
纳米木材的强度是可用的超级隔热材料中最高的。更好的是，纳米纤维素很容易获得，而且加工成本相对较低，每平方米的成本可能只有7.44美元。胡补充说，保持可持续发展的关键在于收获像balsa这样的快速生长的树木，并独自留下生长缓慢的树木。在适当的条件下，细菌可以食用它，使其可生物降解。当厚度小于1毫米时，纳米木材可以卷起来折叠，适合需要柔性的场景，比如化工厂和发电厂的管道。这样一种结实、轻便、隔热的生物可降解材料，将来会有很多用途。它可以用来建造摩天大楼，制造汽车，甚至保护热敏电子，无论是在地球上还是在太空中。
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参考：Science Advances
作者：Amina Khan
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：洛杉矶时报
编译：中子星
审校：博科园
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