劉寬厚
你見過竹子嗎?哪怕沒有親眼見過長在地上的竹子,你的生活中也一定少不了竹子的身影。從涼席、籮筐等日用品到你吃的“幼年版”竹子——竹筍,竹制品幾乎無處不在,但你肯定不會把竹子和高鐵列車聯(lián)系到一起。在未來,寬敞堅(jiān)固的高鐵車廂或許會由竹子制成。
聽起來很不可思議,但竹子經(jīng)過加工后,可以比鋼筋、混凝土還堅(jiān)固。
高高瘦瘦的竹子看起來像一棵樹,但它不是樹,而是一種禾本科植物,與草坪上的草是親戚。但它又比草堅(jiān)硬得多,因?yàn)樗募?xì)胞里含有大量的纖維素和木質(zhì)素;與樹相比,它又更軟,在被折彎時(shí)不容易折斷。研究人員正是看中竹子剛?cè)岵?jì)的特點(diǎn),開發(fā)出了特殊的竹制材料,被稱為竹纏繞復(fù)合材料。
你有沒有玩過丟紙球的游戲?做紙球時(shí),用膠帶把紙團(tuán)層層纏繞,就能讓柔軟的紙團(tuán)變結(jié)實(shí)。
竹纏繞復(fù)合材料的制作過程其實(shí)與纏紙球很像,工人會用機(jī)械設(shè)備將竹子原料軟化、刨切、粘接成只有0.15~1.5毫米厚的長竹條,并以樹脂材料作為膠黏劑,竹條和膠黏劑就組成了“膠帶”,把這個(gè)竹膠帶纏繞在“紙球”——模具上,膠黏劑固化后移除模具,再噴上防腐涂料,竹子就變成了堅(jiān)固的管材。
高鐵列車的行駛速度一般在 200千米/時(shí)以上,車廂要長期承受這么高的速度,就必須做得非常堅(jiān)固;萬一有事故發(fā)生,車廂還要能夠緩解沖擊,避免乘客受傷。
目前,高鐵車廂主要是用鋁金屬和碳纖維等復(fù)合材料建造的,但工程師們已經(jīng)用竹纏繞復(fù)合材料打造出了實(shí)驗(yàn)車廂,與以前的車廂相比,竹纏繞車廂更輕、更堅(jiān)固耐用,還有著良好的阻燃性。
生產(chǎn)金屬材料不僅要開采金屬礦產(chǎn),還需要大量的煤炭,這些都是不可再生的資源,只會越用越少,燃燒煤炭還會排放大量二氧化碳,加劇溫室效應(yīng)。竹子卻是世界上生長速度最快的植物之一,有的品種甚至一天就能長將近1米;中國又是竹子大國,全世界三分之一的竹子都生長在這里,每年能生產(chǎn)1.5億噸竹子。
如果竹纏繞車廂得到普及,我們就能節(jié)省大量資源,廢棄車廂也能在環(huán)境中降解;由于車廂變輕,驅(qū)動列車消耗的電能也會減少,又節(jié)省了火力發(fā)電消耗的煤炭。據(jù)估計(jì),使用1000萬噸竹纏繞復(fù)合材料,可節(jié)省4500萬噸粗鋼,減少3000萬噸二氧化碳排放量。如果實(shí)驗(yàn)車廂順利通過應(yīng)用測試,我們或許在不久的將來就能坐上這種可再生的列車了。
除了車廂,竹纏繞復(fù)合材料還可以用于建造地下管道等大型結(jié)構(gòu),或許還能用來建高樓大廈呢。