用竹子造高铁
2023-01-03安如山
安如山
打败钢铁的“草”
听起来很不可思议,但竹子经过加工后,可以比钢筋、混凝土还坚固。
高高瘦瘦的竹子看起来像一棵树,但它不是树,而是一种禾本科植物,与草坪上的草是亲戚。但它又比草坚硬得多,因为它的细胞里含有大量的纤维素和木质素;与树相比,它又更软,在被折弯时不容易折断。研究人员正是看中竹子刚柔并济的特点,开发出了特殊的竹制材料,被称为竹缠绕复合材料。
缠出超级材料
你有没有玩过丢纸球的游戏?做纸球时,用胶带把纸团层层缠绕,就能让柔软的纸团变结实。
竹缠绕复合材料的制作过程其实与缠纸球很像,工人会用机械设备将竹子原料软化、刨切、粘接成只有0.15~1.5毫米厚的长竹条,并以树脂材料作为胶黏剂,竹条和胶黏剂就组成了“胶带”,把这个竹胶带缠绕在“纸球”——模具上,胶黏剂固化后移除模具,再喷上防腐涂料,竹子就变成了坚固的管材。
用竹子打造车厢
高铁列车的行驶速度一般在200千米/时以上,车厢要长期承受这么高的速度,就必须做得非常坚固;万一有事故发生,车厢还要能够缓解冲击,避免乘客受伤。目前,高铁车厢主要是用铝金属和碳纤维等复合材料建造的,但工程师们已经用竹缠绕复合材料打造出了实验车厢,与以前的车厢相比,竹缠绕车厢更轻、更坚固耐用,还有着良好的阻燃性。
可再生的列車
生产金属材料不仅要开采金属矿产,还需要大量的煤炭,这些都是不可再生的资源,只会越用越少,燃烧煤炭还会排放大量二氧化碳,加剧温室效应。竹子却是世界上生长速度最快的植物之一,有的品种甚至一天就能长将近1米;中国又是竹子大国,全世界三分之一的竹子都生长在这里,每年能生产1.5亿吨竹子。
如果竹缠绕车厢得到普及,我们就能节省大量资源,废弃车厢也能在环境中降解;由于车厢变轻,驱动列车消耗的电能也会减少,又节省了火力发电消耗的煤炭。据估计,使用1000万吨竹缠绕复合材料,可节省4500万吨粗钢,减少3000万吨二氧化碳排放量。如果实验车厢顺利通过应用测试,我们或许在不久的将来就能坐上这种可再生的列车了。
除了车厢,竹缠绕复合材料还可以用于建造地下管道等大型结构,或许还能用来建高楼大厦呢。