Fabrication of highly optically transparent functional wood utiIizing its natural nano structure

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題では、木材のナノからマイクロレベルまでの階層構造を有効利用した新規の高機能透明木質材料の開発を目指した。板目加工およびまさ目加工した木材からワイズ法でリグニンを除去し、アクリル樹脂を含浸することで透明木材を製造した。透明木材は、繊維直交方向にはレーザー光を良く透過させるが、繊維方向ではレーザー光が散乱することが明らかとなった。そのメカニズムを木材の有する階層構造との関係から明らかにするために、透明性の向上を目指し、透明樹脂の細胞中への浸透性を向上させる手法について検討した。樹種依存性の検討、細胞壁を膨潤させるためのTEMPO酸化触媒処理の効果、アクリル樹脂との相溶性を向上させるアセチル化処理の効果について検討したところ、それらを組み合わせることで90%以上の透明性を有する透明木材の製造に成功した。今年度は、主として透明木材の光学特性について検討し、本透明木材はヘーズが25%と低く、また、“chatoyancy”（キャッツアイ効果）として光学材料において知られているユニークな光散乱特性を示すことを明らかにした。さらに、透過光の偏光性と一方向への光の浸透性が見いだされた。その二つの現象のメカニズムは、木材の異方性を示す高次構造や細胞構造に起因する独立したものであることが、光学特性の測定から推測された。