神奇的“点木成金”技术

吕之品

新材料改变我们的生活

现在的汽车外壳都是钢铁造的，不久的将来，它们将被一种更坚韧、更轻便、更便宜的材料所取代。这种材料并非“天外来客”，而是来自我们身边的普普通通的树木和青草。

现在由于塑料的广泛使用，白色污染已经泛滥成灾，因为塑料在自然界并不容易分解。不久的将来，它将被一种更环保、更易分解的材料所取代，这种材料也来自我们身边的树木和青草。

前段时间，报纸上揭露某些不法商人为了降低成本，不惜拿有毒的工业明胶羼入药用明胶中，制成胶囊，让我们人人自危，心惊肉跳。不久的将来，明胶将被一种更清洁、更便宜的凝胶所取代，这种材料同样取自我们身边的树木和青草。

上面所说的，其实是同一种材料。此外，它还将用于化妆品、食品、服装，以及用于制造更柔韧的电脑显示屏、更轻便的防弹衣和防弹玻璃、香烟的过滤嘴、扬声器上的振动膜等等。不难看出，随着这种新材料的出现，一场对我们的生活产生深远影响的革命已经悄悄来临。这场革命的主角是一种叫纳米纤维素的东西。

相对简单的制造过程

纳米纤维素是一种由纳米尺寸的纤维素晶体颗粒组成的物质。这些纤维素晶体一般来说是棒状的长方体，其横截面的边长一般在5纳米～20纳米之间，而纵向长度则在几十个纳米到几个微米之间。

原则上来说，任何含有纤维素的原料都可以用来制造这种新材料。但显然，我们身边含纤维素最丰富的材料莫过于树木和青草，所以木浆是最主要的原料。制造这些木浆并非一定要用整根的木头，即使小树枝、小灌木乃至木屑都可以，所以它具有变废为宝的本领。

要制造纳米纤维素，先要对木头进行去皮处理，然后把木头在高压搅拌机下碾碎成浆。我们知道，植物含有丰富的纤维素，譬如运输水分的纤维管主要就是由纤维素组成的。在搅拌的过程中，植物纤维管细胞的细胞壁破裂，里面所含的纳米尺寸的纤维素就被释放了出来。再用硫酸或者盐酸对木浆进行水解，浓缩后就会析出纳米纤维素棒状晶体小颗粒。这些晶体小颗粒坚硬、致密，能够被加工成各种形状和尺寸。由它组成的材料具有轻便、绝缘和坚韧的优点。据测试，纳米纤维素材料的坚韌性是不锈钢的8倍。

此外，纳米纤维素对人畜是无毒的，所以它将在食品、医药上大有用场。又因为它在自然界容易分解，所以可以取代目前广泛使用的塑料。

便宜有好货

想必你也已经猜到了，纳米纤维素有一个别的材料无法企及的优点，那就是便宜。首先，它的原料——树木和青草——在我们身边到处都有，几乎取之不尽。其次，它的加工也并不复杂。近年来发现的一些新材料，如碳纳米管等，在柔韧和轻盈方面或许超过纳米纤维素，但这些材料目前都非常昂贵，远远没到进入普通人生活的阶段。而纳米纤维素却非常便宜，虽然目前世界上只有美国、加拿大等少数国家已经开始投入大规模生产，但预计几年之后市场价格只需几美元1千克。怪不得有人说，纳米纤维素是“廉价版”的碳纳米管。

你或许心存疑问：既然这种材料如此普通，制造起来也相对简单，为什么我们至今才发现呢？其实就发现而言，是早就发现了。但对其性质的研究却需要借助扫描显微技术，而这项技术的出现，还是近年来的事情。所以这么好的材料就一直“养在深闺人未识”。

一个新兴、庞大的产业正在形成。预计到2020年，世界各国纳米纤维素产业的年产值将达6千亿美元以上。