柑橘類由来成分による 100%再生可能な透明木材 (Citrus derivative makes transparent wood 100 percent renewable)

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2021/5/4 スウェーデン王国・王立工科大学(KTH)

・ KTH が、グリーンケミストリーによる再生可能ポリマーを使用した透過性木材を開発。
・ 2016 年の発表以来、光透過性や蓄熱機能を有する最も革新的な建築用の新構造材料の一つとして同材料の開発を進めてきた。
・ 開発当時の材料では、木材の強度を保持して光を吸収するリグニンを除去し、化石燃料由来のポリマーを充填した。今回は、再生可能な材料のリモネンから作製したモノマーであるリモネンアクリレートを使用。リモネンは、例えばオレンジジュース産業で排出される柑橘類の皮の廃棄物から得られる。
・ 1.2mm の薄さで 90%の光透過性と 30%の極めて低いヘイズ(曇度)の新材料は、過去 5 年間で開発されている他の透過性木材とは異なる構造用途のもの。174MPa(25.2ksi)の強度および 17GPa(約2.5Mpsi)の弾性の極めて頑丈な機械的性能を提供する。
・ スマートウインドウ、蓄熱木材や照明機能内蔵木材、さらに木材レーザー等の、木材ナノテクノロジーにおける未開発のアプリケーションが期待できる。同大学のフォトニクスグループと共同でナノテクノロジーのさらなる可能性の研究を進める。
・ 本研究には、欧州研究評議会(ERC)および Knut and Alice Wallenberg Foundation が資金を提供した。
URL: https://www.kth.se/en/aktuellt/nyheter/nasta-generations-transparenta-tra-ar-har-1.1071300

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

Advanced Science 掲載論文(フルテキスト)
High Performance, Fully Bio‐Based, and Optically Transparent Wood Biocomposites
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202100559

Abstract

The sustainable development of engineering biocomposites has been limited due to a lack of bio-based monomers combining favorable processing with high performance. Here, the authors report a novel and fully bio-based transparent wood biocomposite based on green synthesis of a new limonene acrylate monomer from renewable resources. The monomer is impregnated and readily polymerized in a delignified, succinylated wood substrate to form optically transparent biocomposites. The chemical structure of the limonene acrylate enables diffusion into the cell wall, and the polymer phase is both refractive index-matched and covalently linked to the wood substrate. This results in nanostructured biocomposites combining an excellent optical transmittance of 90% at 1.2 mm thickness and a remarkably low haze of 30%, with a high mechanical performance (strength 174 MPa, Young’s modulus 17 GPa). Bio-based transparent wood holds great potential towards the development of sustainable wood nanotechnologies for structural applications, where transparency and mechanical performance are combined.

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