竹子可造高鐵?中國研發竹材料 冀替代鋼鐵

編輯︰紀小婷
撰文︰戴路雨

  被稱為中國「新四大發明」之一的高鐵,令出行變得愈來愈方便,如今科研工作者們更是研發出用竹子製造高鐵部件的創新技術。「竹子高鐵」不僅堅固耐用,還具備環保、重量輕的優點,這種中國南方的常見植物,未來或許將陪伴我們「日行千里」。

竹製材料不易變形 可用於高鐵車廂部件

  竹子這種具有東方意象的植物,從古至今都是中國人生活中必不可少的元素。小至筷子,大到建築物腳手架,甚至建築物都能用竹子制成。通過現代技術,竹子的性能還能進一步提升,甚至能夠用於制造高鐵車廂內部部件。經過專門機構驗證,這種新型竹材料能夠承受1萬小時的靜壓測試,抗變形能力遠超鋼鐵等金屬材料。

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浙江一個團隊正在研發用竹子材料製作高鐵車廂內部部件,這項技術可以大大減輕車廂重量,但如何防火防潮,還在持續研究。(網上圖片)

  用來製造高鐵部件的新型竹材料採用「竹纏繞技術」製作,這是一種先進的特殊工藝,簡單來說是以竹子為基材,採用樹脂作為膠合劑,再用纏繞工藝進行加工。

  基礎材料一般會選用集成竹材、層積竹材、竹纖維板或重組竹材等半成品,切刨之後獲得0.15到1.5毫米厚度的薄竹片,利用機械手段纏繞在產品模型之上,再使用成本相對較低的氨基樹脂進行膠合處理。待到樹脂完全固化之後,通過特殊手段脫模,形成最終產品。

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竹製材料的抗變形能力甚至可以超越鋼鐵,圖為用竹子材料製作的簡易廁所。(網上圖片)

  「竹纏繞技術」本質是一種竹材再加工技術,它的加工方式靈活,生產過程高度自動化,並且材料來源廣,利用率也非常高。經過這種工藝之後,竹子就變成了一種新型的生物材料。

  相比起木材等其他常用材料,竹纏繞複合材料具備一定的特殊能力,而且還保留了竹子的韌性,可以形成曲體制品。它的抗壓強度是木材的1.2到2倍,抗拉強度更達到2到25倍。

  延伸閱讀:中國高鐵智能升級 新版「復興號」路線覆蓋18省份

竹製材料輕巧 可顯著節省高鐵動能

  更重要的是,竹材的重量比木材和鋼鐵更輕,如果中國高鐵全面採用這種材料,整體的重量將下降20%,帶來的最顯著效果就是節省帶動車廂所需的能量,每年在動車系統的電力上節省的資金就可能高達數百億人民幣。

  目前,首先研發出這項技術的浙江蕭山一間科研機構的工作者們,正繼續研究如何令竹製材料不發黴和防火,為「竹子高鐵」日後的推廣打好基礎。

  該機構的副總工程師表示,單是對竹纏繞複合管進行壓力測試,技術團隊就進行了上萬次實驗。經過長達12年的研發,目前團隊已獲得171項專利,並編制了相關行業標準及國家標準。

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竹製材料有原料便宜、可塑性高、韌性強、重量輕等特點,目前已經運用在各種材料的製作中。圖為竹纏繞管廊。(網上圖片)

  他又表示,竹材料更大的價值在於生態。「竹纏繞複合材料是一種不折不扣的綠色材料,中國目前每年能生產1.5億噸竹子,但有效利用的僅有4,000萬噸」。據估算,如將每年1.1億噸閑置竹資源制成竹纏繞制品,替代鋼材、水泥、塑料制品等,將可節約1.4億噸標準煤,減排3.5億噸二氧化碳。

  延伸閱讀:3.8萬公里丨全球最大的高鐵網絡

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