Forskare vid KTH har skapat xerogel av trä

Aerogel och xerogel är porösa och fasta gelmaterial med mycket låg densitet. De framställs genom att vätskan tas bort från en våt gel samtidigt som den fasta strukturen bevaras. Den viktigaste skillnaden mellan aerogel och xerogel är att aerogeler bildas vid superkritiskt tillstånd, medan xerogeler kan framställas genom att använda vanliga ugnstorkar eller till och med genom lufttorkning. Enligt professor Qi Zhou innebär det att xerogeler potentiellt inte har någon begränsning i dimension och är skalbara.

– Syftet med detta forskningsprojekt var att framställa en mycket mesoporös träxerogel och demonstrera dess tillämpning vid tillverkning av genomskinlig träkomposit med hög volymfraktion av trä.

Nytt material

KTH-forskarnas träkompositer har en trävolymfraktion på hela 50 procent och är unik både vad gäller materialeffektivitet och höga prestanda. På grund av träets mycket porösa natur innehåller transparent trä vanligtvis mindre än 10 procent trämassa, vilket gör att huvudkomponenten är polymermatrisen.

– De transparenta träkompositerna optiska egenskaper är också betydande. Den höga optiska transmittansen hos träxerogelkompositerna var kvar även vid höga volymfraktion av trä, vilket tyder på att aggregation av cellulosamikrofibriller inte inducerades av komprimering av träxerogelen. Med andra ord bevarades mesoporositeten hos träcellväggen vid mekanisk komprimering av träxerogel, säger Qi Zhou.

Han tror att träxerogeler kan bli en ny materialplattform för utveckling och tillverkning av funktionella material.

– Vi visade dess potentiella tillämpning i polymerkompositmaterial. Andra egenskaper hos träxerogel, som termiska, akustiska, fluidiska och joniska egenskaper, kvarstår att undersöka.

Text: Jon Lindhe

För mer information, kontakta Qi Zhou på 08 - 790 96 25 eller qi@kth.se .

Faktaruta

• Nanoporösa material har nanometerstora hål (porer). Porerna gör att materialet får en mycket stor yta som kan användas för olika kemiska reaktioner. Mesoporösa material innehåller porer med diametrar mellan 2 och 50 nm.
• Aerogel är ett extremt poröst och lätt material som på grund av sitt utseende ibland kallas ”frusen rök”. Aerogel består vanligtvis av en organisk kiselförening som i lösning kan bilda ett gel. Kemiska bindningar mellan molekylerna gör att det bildas ett nätverk, vilket utgör den fasta delen i gelet. Lösningsmedlet innesluts i det glesa nätverket. Genom att torka gelet vid lösningsmedlets superkritiska punkt, dvs. vid den temperatur och det tryck då det har gasegenskaper, hindras strukturen från att ”kollapsa” och resultatet blir ett material som till största delen, upp till 98 %, består av luftfyllda porer. Det blir ett genomskinligt, svagt blåfärgat, fast ämne med en mycket stor inre area. Det brinner inte och är utmärkt som värmeisolering.
• Xerogeler är en typ av fasta geler, som bereds genom långsam torkning vid rumstemperatur med en obegränsad krympning . Xerogeler har generellt egenskaperna högre porositet och större ytarea tillsammans med mycket små porstorlekar.

Publicering

”Wood xerogel for fabrication of high-performance transparent wood”, Nature Communications, www.nature.com/articles/s41467-023-38481-x