现今，住宅、商业建筑照明和调节室内温度消耗的能源占了总的将近40%。其中，普通玻璃作为一种重要的建筑材料，对室内能耗有重要的影响。若是玻璃具有很高的总透光率，则增大自然光进入而减少人造光的使用。但是玻璃具有较高的导热系数，导致热损失较高和能量效率较低。因此，迫切需要提高玻璃的隔热性能，或开发兼具优异隔热性能和光学性能的透明材料来替代玻璃。最近，透明木材被证明具有高透光率、可调光雾和良好的隔热性能，是一种很有前途的建筑材料。但是透明木质材料通常有很高的雾度，是替代玻璃进行实际应用的主要障碍。
基于此，美国马里兰大学的胡良兵教授团队报道了他们利用脱木素和聚合物渗透的方法制备了一种透光率高达90%且雾度仅为10%的透明木材材料。木材组分的显著去除导致木材组织多孔性高、木材细胞壁薄得多、纤维素纤维间空隙大，使得聚合物容易进入，进而导致木材结构致密。由于分离出的纤维素纤维极大的减弱了光在透明木材中的散射，从而产生高透光率和极低的雾度。此外，透明木材具有良好的隔热性能，其导热系数为普通玻璃的1/3，所以使用透明木材可以极大提高建筑的能效。因此，开发具有优异隔热和光学性能的透明木材是一个替代普通玻璃用于节能建筑的新策略。相关工作以题目为“Clear Wood toward High-Performance Building Materials”发表在ACS Nano上。
图一 透明木材及其数字图像的示意图
（a）透明木材用作建筑材料，特别是透明木窗的示意图；（b-c）数字图像显示透明木材具有高透光率和极低的雾度。
图二 NaClO去木素木材和透明木材的微观结构表征
（a）制备透明木材的示意图；（b）原木和NaClO去木素木材中的纤维素、半纤维素和木质素含量；（c）NaClO去木素木材的横截面SEM图像；（d）脱木素木材的放大横截面SEM图像；（e）NaClO去木素木材在纵向上的SEM图像；（f）透明木材的横截面SEM图像；（g）透明木材的放大的横截面SEM图像；（h）透明木材纵向的SEM图像；（i）透明木材纵向的放大的SEM图像；（j）NaClO去木素木材获得的纤维素纳米材料的AFM形貌图像；（k）纤维素纳米材料的典型高度。
图三 对比透明木材和混浊木材的光学特性
（a）透明木材的光学透射率和雾度；（b）NaClO2脱木素木材制备的混浊木材的光学透射率和雾度；（c）不同制备方法和木材制成的透明木材的雾度和透射率的关系；（d）透明木材和混浊木材的透射光的光散射图案。
图四 对比透明木材和普通玻璃的导热性
（a）热导率测量系统的示意图；（b）透明木材的红外图像：定加热功率输入和ANSYS数值模拟的温度分布；（c）普通玻璃的红外图像：定加热功率输入和ANSYS数值模拟的温度分布；（d）透明木材和普通玻璃的导热率。
图五 对比原木、透明木材和环氧树脂的机械性能
（a）原木、透明木材和环氧树脂的抗拉强度和断裂伸长率；（b）原木、透明木材和环氧树脂的韧性；（c-d）在不同方向上拉伸试验后原木的断裂表面的SEM图像；（e-f）在不同方向上拉伸测试后透明木材的断裂表面的SEM图像。
【小结】
总之，该团队开发了一种具有优异的隔热和光学性能的透明木质复合材料。该透明木材的透光率高达90％和仅有10％雾度，而雾度是已报道中最低的。此外，该透明木材的低导热率，是普通玻璃中的三分之一。同时，该透明木材还具有更高的韧性和延展性。具有优异的光学性能、低导热性和良好的机械性能的透明木材成为潜在的建筑材料。然而，将光学性能与高机械性能进行有效组合仍然面临挑战，且一般需要牺牲机械性能来提高光学性能。此外该工作尚未充分表征透明木材的环境和紫外线稳定性，以及使用寿命。
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