行業 || 超級木頭來了,竟然能替代鋼材??

2021-01-21 我要不鏽鋼

        都說未來打敗你的不是你的同行,或許是隔壁「老王」! 而我們鋼鐵行業近期就出現了這麼個「挑戰者」、


        美國馬裡蘭大學研究人員近日宣布,他們發明了一種簡單有效的方法,能把木材直接處理成為一種超強超韌的高性能結構材料,可與鋼材媲美,在建築、交通、航空航天等領域有巨大應用潛力。


        研究人員在新一期英國《自然》雜誌上發表論文說,方法分為兩步,首先去除木材中部分木質素,然後在100攝氏度的溫度下進行壓縮。木材厚度可減少80%,而密度提升2倍,包括韌性、剛度、硬度、抗衝擊性能等機械性能都超出原來的木材10倍以上。


        拉伸強度指的是一種材料在被拉斷前可以承受的最大應力。超級木頭的拉伸強度可達到587兆帕,與鋼材媲美。比拉伸強度指的是拉伸強度除以密度,這一指標對汽車、航天等一些對重量敏感領域的應用很重要。由於木材的低密度特點,超級木頭的比拉伸強度超過幾乎所有金屬和合金材料,甚至包括鈦合金。試驗表明,一個高速射入的小鋼柱都無法穿透由5層超級木頭疊加的層合板。


        研究負責人之一、馬裡蘭大學的胡良兵副教授告訴新華社記者:「以前沒有人想到這樣的處理方法,可能是對木頭的納米結構了解沒那麼深刻。」他指出,以前也曾有人壓縮木頭,但沒有把木質素去掉,這就導致木頭壓不實。另外,木質素也不能全部去除,還要保留部分以便黏合木材。


        共同領導研究的馬裡蘭大學教授李騰解釋說,超級木頭有效促進了木材纖維素納米纖維的有序排列程度和緊密度,極大限度增加了纖維素納米纖維之間的氫鍵密度,導致超級木頭斷裂需耗費大量能量,因而實現高韌性。


        研究人員指出,超級木頭有潛力在建築、交通、航空航天領域取代金屬等材料。美國工程院院士、布朗大學教授高華健作為第三方專家評價說,這項研究為設計輕質高性能結構材料提供了一條有巨大潛力的途徑,在需要高強度高韌性和高抗衝擊的工程應用中有廣泛應用前景。「尤其令人興奮的是,他們對原生木材的處理方法可以簡便實施,而且對各種木材都適用。」


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