「透明な竹」登場！ガラスを超える新素材の可能性

窓などに使用されるガラスは、透明度の高い便利な素材ですが、「重くて脆い」という欠点があります。

最近、中国の中南林業科技大学（Central South University of Forestry and Technology）に所属するイーチアン・ウー氏ら研究チームは、竹を用いた透明な素材を開発することに成功しました。

ガラスのように透明でありながら、軽く、耐火性や防水性も備えており、新たな材料として注目されています。

研究の詳細は、2024年2月14日付の学術誌『Research』に掲載されました。

目次

• 「ガラス」の代わりに「透明な竹」が開発される

「ガラス」の代わりに「透明な竹」が開発される

世界中の科学者たちは、重くて脆いガラスに代わる材料を開発しようとしてきました。

例えば、数年前から「透明な木材」が登場しています。

ガラスより硬い「透明な木材」を効率よく作ることに成功！ 透明な家を建てることも可能に

これらの多くは、木材繊維から植物細胞壁の主成分である「リグニン」を化学的に除去し、アクリル樹脂やエポキシ樹脂で処理することで作られます。

このように作られた透明な木材は、透明で環境に優しく、ガラスと同等か、それ以上の強度を持ち、しかも軽くて断熱性に優れています。

ガラスの完全な上位互換のようにも思えますが、透明木材にも欠点があります。

ガラスよりもはるかに燃えやすいだけでなく、既に木材の需要が高いため、今後需要を満たしていくことができない可能性があるのです。

実際、中国では木材不足が目立っており、2050年には産業用丸太の需要が供給を上回るとさえ予測されています。

成長しやすい竹を使用 / Credit:Canva

こうした背景にあって、イーチアン・ウー氏ら研究チームは、木材の代わりに竹を用いて、透明な材料を作ることにしました。

研究チームは、「竹は成長と再生の速度がはやく、4～7年で成木となり、建築資材として利用できます」と述べています。

また、「1エーカー（約1200坪）あたりの生産量は木材の4倍です」と続けており、竹が木材の供給不足に対応できることを強調しています。

透明な木材と同じ要領で、「透明な竹」を開発 / Credit:Yiqiang Wu（Central South University of Forestry and Technology）et al., Research（2024）

しかも、竹の構造と化学組成は木材と非常によく似ているため、これまでに開発されてきた「透明な木材」と同じ方法で、「透明な竹」を作ることができます。

実際に研究チームは、竹からリグニンを取り除き、無水珪酸ナトリウムを注入。その後撥水処理を施すことで、竹由来の新しい透明材料を作ることに成功しました。

この竹材料は、光透過率71.6％であり、耐水性と耐火性を備えています。

（上）通常の竹、（下）透明な竹 / Credit:Yiqiang Wu（Central South University of Forestry and Technology）et al., Research（2024）

従来のガラスや透明な木材の代わりに、建築材料として役立つことでしょう。

さらにこの透明な竹は、次世代の太陽電池として注目を集めている「ペロブスカイト太陽電池（曲げられる。薄い。軽い。低コストなどの利点がある）」の基盤としても利用できるようで、その場合、電力変換率を15.29％も向上させられる可能性があります。

今後は、多くの生産を見込める竹こそが、この「透明な竹」のように、新たな材料の基盤となっていくのかもしれません。

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参考文献

Transparent bamboo: A fireproof and waterproof alternative to glass
https://newatlas.com/materials/transparent-bamboo-fireproof-waterproof/

CSUFT-led team creates novel flame-retardant, smoke-suppressing, and superhydrophobic transparent bamboo for future glasses
https://www.eurekalert.org/news-releases/1043562

元論文

A Novel Flame-Retardant, Smoke-Suppressing, and Superhydrophobic Transparent Bamboo
https://doi.org/10.34133/research.0317

ライター

大倉康弘: 得意なジャンルはテクノロジー系。機械構造・生物構造・社会構造など構造を把握するのが好き。科学的で不思議なおもちゃにも目がない。趣味は読書で、読み始めたら朝になってるタイプ。

編集者

ナゾロジー 編集部