Nästa generations transparenta trä är här

Det var för fem år sedan som nyheten om genomsynligt trä såg dagens ljus. Sedan dess har det pågått en hel del arbete med materialet på Wallenberg Wood Science Center, ett forskningscentrum placerat vid KTH. Bland annat har forskarna Celine Montanari och Peter Olsén lyckats framställa helt biobaserat transparent trä av björk.

– Vi har ersatt den fossilbaserade polymerer vi tidigare använde. Det har varit en av de svårigheter vi haft, att få till hållbart transparent trä, säger Lars Berglund, professor och chef på avdelningen för Biokompositer vid KTH.

Utan hälsorisker

Han berättar att forskarna har låtit miljöhänsyn och så kallad grön kemi genomsyra hela arbetet. De använder numera inga lösningsmedel. Alla kemikalier är gröna, det vill säga från bioråvara och utan hälsorisker. Det gör att tillverkningen av materialet förenklas.

– En annan viktig aspekt är att den forskning vi gör på de här materialen banar väg för ny trä-nanoteknik. Trä kan få en ny roll, och inte bara fungera som billigt byggnadsmaterial. Nya högteknologiska träprodukter kan framställas så att trä får helt nya funktioner, som exempelvis smarta fönster, trä som värmebatteri, trä som har inbyggd belysningsfunktion, till och med en trälaser.

En unik möjlighet med denna nanoteknik är enligt Lars Berglund att den kan bli miljövänlig och storskalig. Många tillämpningar för nanoteknik inom exempelvis mikroelektronik är begränsade till små, högt specialiserade komponenter av frimärkesstorlek.

Bygger på citrusfrukter

Tillverkningsprocessen ser ut som tidigare. Forskarna utgår från björk och tar bort ligninet för att uppnå transparens. Detta kemiska behandlingssteg görs genom att använda en släkting till ättiksyran. Det nya är att forskarna tillsätter en biobaserad polymer istället för en fossilbaserad dito. En polymer från ett ämne i skalet på citrusfrukter, det vill säga matavfall. Därmed återfår det genomskinliga träet den styrka som försvann när ligninet togs bort.

Enligt Lars Berglund är materialets optiska egenskaper de bästa som hittills uppmätts för transparent trä. En av orsakerna är att forskarna jobbat tillsammans med Sergei Popovs fotonikgrupp på KTH. Samarbetet över ämnesgränserna har varit en tydlig styrka.

– Vi har tittat på vart ljuset tar vägen, och vad som händer när det träffar cellulosan. En del av ljuset går spikrakt genom träet, och gör materialet transparent. En del av ljuset bryts och sprids i olika vinklar och ger behagliga effekter i belysningstillämpningar.

Det är den senare delen som är intressant och ska studeras för att utveckla ny nanoteknik. En sak är forskarna dock säkra på, och det är att de optiska egenskaperna hos den nya polymeren liknar de som vanlig cellulosa har.

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Lars Berglund på 08 - 790 81 18 / blund@kth.se eller Céline Montanari på cmmmo@kth.se.

Publikation

"High performance, fully bio-based, and optically transparent wood biocomposites", Advanced Science, doi.org/10.1002/advs.202100559 

Faktaruta

• Om du vill följa forskarnas resa kan du läsa om när de för första gången lyckades ta fram transparent trä  och när de sedan lyckades skapa en mer smart variant av materialet .
• KTH är inte det enda universitetet som arbetar med transparent trä. Enligt Lars Berglund finns det åtminstone fyra andra forskargrupper som arbetar med materialet. Han säger dock att KTH är är det lärosäte med störst vetenskaplig produktion, att han och de andra känner sig väldigt starka när det kommer till en grundläggande förståelse för materialet. En av forskargrupperna, som kommit längst, har därtill mest jobbat med det transparenta träet som ett dekorativt material. Deras material har inte samma mekaniska egenskaper som KTH:s, där forskarna aktivt jobbat för att materialet också ska vara starkt.