自然に学ぶ研究事例
第154回 | 樹木の階層構造に学ぶ光透過性木質材料の開発 |
愛らしいキャラクターデザインを自作して、試作した作品たち。湾曲(わんきょく)させた薄い板や、スマートフォン用カバーのワンポイントデザインなどを試みた。いずれも後ろから明かりを当てている。背景(上段)の森はイメージ。
昔から、木材は住宅や家具をはじめ、さまざまに利用されてきました。ところが近代化の100年の中で、国産木材の利用率は著しく減少しています。そしていま、山林には伐採時期を過ぎた樹木が多く存在しているのです。樹木はある程度の年数成長すると、期待されている二酸化炭素固定能が大きく低下していきます。伐採と植樹を計画的に行うことが森林育成に欠かせないことであり、木材の利用拡大が国の重要施策の1つとなっているのです。
そうした中で、近年注目されているのが、木材を利用して光透過性材料をつくることです。これまでに、密閉金型の中で高温高圧下で圧縮する技術、木の細胞の内腔を樹脂で埋めて光の反射をなくして透過させる技術が開発されています。ところが、高温高圧状態をつくるためにはエネルギー消費が非常に大きく、内腔全体を樹脂で埋めてしまうと見た目がプラスチックのようになってしまうなどの問題があります。そこで、2つの技術を組み合わせて、木目や風合いを残したまま光を透過させようという研究が開始されました。
木の細胞は階層構造になっており、細胞の中心に内腔があります。そして、そこを取り囲む細胞壁には、無数の微細孔が空いています。この微細孔に樹脂を含浸させ、内腔には樹脂が残らないようにした後、特定の部位を圧縮することで、木の風合いを残した部分と光を透過する部分とを併せ持つ、木質材料ができるのではないかと考えたのです。
すでに、その方法でいくつかの試作品が制作され、最適な樹脂の種類や量、圧縮率と透過性の関係などが詳細に測定されてきました。現在、日本では木材の利用拡大策として、燃料用ペレット、新しい集成板の製造などが進んでいます。さらなる有効活用法として、木が本来もっている自然な風合いを活かした機能性材料の実用化が期待されています。
杉元宏行 准教授 愛媛大学 農学部 木材に愛を持って… |