木製轟炸機
二戰時期,傳統飛機的鋁可能會匱乏,故用木材代替鋁材,製造出身輕如燕的作戰飛機。英國德·哈維蘭公司生產的DH98「蚊」式戰鬥轟炸機,是第二次世界大戰中設計最成功的飛機之一,一度被譽為「木頭奇蹟」。這是木材成功應用在飛機上的最早案例。被用來製造「蚊」式戰鬥轟炸機的木材就是世界上最輕的木頭——巴沙木。
最輕的木頭
有一種木頭十分輕,每立方釐米只有0.1克的重量,比用來做火柴的白楊木還要更輕,能夠十分輕鬆地浮在水面上。取相同體積的水和這種木頭,它的重量只有水的十分之一。即便是一根很粗壯的木頭,人們也能夠輕鬆地舉過頭頂。這種木頭就是——巴沙木。
巴沙木別稱輕木,輕木是木棉科、輕木屬中唯一的一種常綠中等喬木。一株10年生的輕木可高達16米,直徑150-160釐米。葉寬心臟形,交互生長在枝條上。花大,色黃白,著生於樹冠上層。結長圓形蒴果,裡面有綿狀的簇毛,由五個果瓣構成。種子倒卵形,淡紅色或咖啡色,外面密被絨毛,像棉花籽一樣。
此外,巴沙木的生長速度很快,是有名的速生樹種,一年的時間裡它們就可以生長5-6米的高度。相較於一些千年、百年老樹,輕木的壽命一般不會超過30-40年。它原產熱帶美洲,目前亞洲、非洲很多熱帶國家都已引種栽培。
何為最「輕」
首先,我們需要知道如何判定「最輕」?與其說「輕」,更準確的形容應該是「密度低」,因為「輕重」的概念涉及的是物質的質量(或重量),或輕或重和物質的多少有關,而密度這一屬性和物質的多少無關。
巴沙木的乾重密度只有0.12克/立方釐米,大約是水密度(1克/立方釐米)的1/8,生長在美洲熱帶森林的樹木,別稱輕木,生長極快,四季常青,是世界上最輕的木材,我國臺灣南部在很早的時候就已經引入種植了。20世紀60年代,也廣泛種植於廣東和福建一帶。
最輕的原因
通過對木材微觀結構的研究,科學家發現,闊葉樹種木材主要的組成細胞為導管分子、木纖維、軸向薄壁細胞和木射線細胞,而其中的木纖維的長短、壁厚等指標直接影響木材密度的大小。無論是通過光學顯微鏡還是電子顯微鏡來觀察木材構造,都可發現,細胞的存在造就了木材特有的多孔隙特徵。
木材孔隙的數量用體積孔隙度來計算,有研究發現輕木的體積孔隙度為83.9%,也就是說在相同的放大倍數下,輕木木材的細胞直徑大,細胞腔大,輕木的孔隙無論是數量還是大小都比其他木材大。而孔隙越多,木材的密度越低,木材就輕,反之,木材的密度高,木材就重。除了孔隙之外,木材最重要的部分就是細胞壁物質。對於一種木材來說,如果細胞壁越厚,實體部分越多,相應的木材密度也就越大。
巴沙木與哥倫布
據說15世紀時哥倫布首先發現了美洲新大陸。從那以後,歐洲殖民者爭先恐後地派軍隊佔領美洲地盤。西班牙軍隊到厄瓜多時,軍人們看到在流往薩摩島的奔騰咆哮的河流中,有七個土著姑娘乘著一種特殊木頭紮成的木筏,冒著狂濤激浪漂流而下,木筏時而在浪尖上,時而沉入水花中,但始終都不會沉沒,感到十分驚奇。
軍人們還發現,這種木頭特別輕,防腐性能好,當地手工藝人用它製造出的各種各樣的生活用具和工藝品,很受人們歡迎,往往供不應求。於是,西班牙軍人第一次把這種木材叫做輕木。後來,輕木(即巴沙木)被運到西班牙乃至整個歐洲,並逐漸在全世界傳播開來,且廣泛用於航空、航海、隔音、隔熱、室內裝飾等方面,效果特別好。
廣泛的運用
巴沙木在上個世紀的60年代被引進到國內種植,它的重量輕,容易加工,是製作模型、塑料貼面板等理想的材料,並且因為它的結構穩定,絕熱好耐高溫,所以起初這種木材在國內最常見的就是用來做保溫瓶的瓶塞了。到後來,大家才逐漸將它應用於其他方面。
巴沙木材質均勻、易加工,可用作多種輕型結構物的重要材料,如航空工業中的夾心板材料;由於木材結構變異小,收縮膨脹小,體積穩定性較好,巴沙木可以做各種展覽的模型或塑料貼面板等材料;由於其導熱係數較低,巴沙木還是一種很好的絕熱材料;此外,巴沙木還可以做隔音設備、救生胸帶、水上浮標等。
未來需求劇增
隨著我國風電行業的迅速發展,規模不斷擴大,對巴沙木的需求也逐漸增加,數據顯示,2018年,中國風電新增風機數量近1萬臺,意味著風機葉片數量每年新增近3萬支,以平均每支葉片巴沙木用料3-4m3來算,中國風電行業每年巴沙木的需求在9-12萬m3左右。且在風電市場愈加青睞大葉片的環境下,風機葉片長度不斷延長,相同容量的風電機組對葉片材料的用量有所增加,使得巴沙木需求進一步提高。
因政策因素,國內掀起搶裝潮,開發商都力爭於2020年底前將項目併網,風機的及時交付至關重要,風電葉片則是風電機組交付中的一個核心環節,但由於巴沙木等原材料限制,葉片產能跟不上產業鏈的交付進度,一定程度上制約了風電機組產能。國內某整機商坦言,「未來,葉片生產廠家對於巴沙木的需求會迫切增加,雖說每家風電廠家都鎖定了2020年的風機產能,能生產多少風機,能夠交付多少,都有一個提前的預判。但這也是在保證供應鏈完整的前提下,風機葉片是交付中延誤風險最高的環節之一,巴沙木正是風險所在。」
以上,介紹了世界上最輕的木頭——巴沙木的過去和未來,相信大家已經對巴沙木有了深刻的了解。對木文化感興趣,想了解更多木文化知識,可以持續關注我們,我們將為你介紹更多木知識。