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CQ9电子 CQ9传奇中国修建高铁车厢不用钢铁用竹子?到底是什么黑科技?

2022-09-01 阅读次数:

  和高铁联系了起来,这两件东西毫不相干,它们联系起来就像篮球和鸡突兀地凑在了一起。

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  竹缠绕技术是一种材料学技术,竹子中含有很坚韧的纤维,科学家们将这种竹纤维提取出来,再经过一些处理就得到了自己想要的高韧性材料。在很早之前就有人提出利用竹缠绕技术制造高铁车厢,甚至提出了具体的方案。

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  在方案中,提取出来的竹纤维在处理后混合酚醛树脂,之后热压成型切成薄片,然后再用氨基树脂等材料将其粘贴起来成型,就得到了一节用竹子做成的车厢。

  虽然目前这种不用钢铁用竹子制成的车厢还未走出实验室,但我国在其中的研究已经很深入了,且取得了不少的成果。

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  第一是硬度和韧性更高。物体的坚硬程度是受其微观粒子排列影响的,从宏观上竹子的强度远不如钢铁,但组成竹子的微观粒子排列通过一些技术手段改变后,硬度很容易超过钢铁。

  其实像这种“脆弱材料”处理后,获得比钢铁更强硬度的案例比比皆是,比较典型的就是早已出名的碳纤维。

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  至于韧性方面,植物纤维的韧性本就比“至刚至强”的金属高。经过处理的竹纤维韧性更是更进一步,能承受的应力比钢铁强,也更能承受变形。

  此外这种“竹子车厢”中因为还含有大量俗称电木的酚醛塑料,因此在耐热性、耐磨性等方面也远高于传统钢铁车厢。

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  竹子车厢的第二大优势,是重量更轻。竹子加酚醛塑料的组合,钢铁车厢在轻量化上远不能和其相比。车厢有更低的重量,高铁就可以用更少的能源推动车厢,这省下来的都是成本。

  第三大优势,就是竹子非常容易获取。目前我国钢铁回收产业其实非常薄弱,再加上废弃金属回收在现有科技下本身就是一个高污染的产业,我国要进行产业升级就需要不能将这种高污染的产业放在国内,这导致我国废弃金属回收的成本进一步提升。

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  废弃金属不能回收了,那就只能使用新的钢铁。但开矿先不说污染,单就消耗国家矿产资源这一项就是一项极大的劣势。

  这时候竹子车厢的优势就体现了出来,栽一株过几年长一片,属于非常好的可再生资源。我国的铁矿石储量虽然远高于铜矿、石油等资源,但仍旧需要大量进口。如果能用竹子大量代替钢铁,我国的很多产业就将材料源头捏在了自己手上。

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  不管是从需求还是技术门槛上看,竹缠绕技术都是一项能改变未来的“黑科技”。不单单是用竹子做车厢,未来很多我们能想到的需要高硬度、高韧性的部件,都可以用竹子制造。

  比如说将其用于船舶、航空等产业,这些产业目前都是钢铁消耗大户,且对钢铁的强度以及韧性要求很高,如果能用新型复合材料替代钢铁,能压低非常多的制造和使用成本。

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  现在很多人对这种“竹缠绕”技术的期待都很高,且这项技术已经开始进入实际运用了。

  就比如2018年时,内蒙古自治区呼和浩特市成为了全球第一个用竹缠绕技术铺设城市管廊的城市,这也是全球第一次将竹缠绕技术投入大型工程。

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  这种用竹缠绕技术制成的城市管廊除了成本、硬度和坚韧度上的优势,还有耐腐蚀上的优势。

  比如美国很多城市的自来水管道,因为建设时间很早,到现在已经出现了生锈的情况。虽然出厂的自来水没啥问题,但自来水流经这些管道后就会受到污染。

  竹缠绕制成的管道即使损坏也多是老化变脆,出现泄露等问题,很难像钢铁那样被腐蚀生锈。更何况部分管廊还得输送化学制品,需要管道有更强的腐蚀性。

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  目前竹缠绕技术还处于发展早期,人类对于其的研究和运用都相当有限。但在有限的运用背后,是它藏不住的潜力。

  像我们上边说过的船舶和航空等产业,要是真能用竹缠绕技术替换掉大量钢铁,带来的影响不亚于一场技术革命。

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  除开竹缠绕技术,最近一些年中国的材料学技术发展得相当快,也在材料学领域做到了很多普通人看来匪夷所思的奇迹。就比如玄武岩纤维,这东西听起来可比竹缠绕技术离谱多了,它是用真正的玄武岩拉丝制成纤维,然后用这种纤维“做衣服”。

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  如果说竹缠绕技术是用“柔软代替坚硬”,那玄武岩纤维就是“坚硬代替柔软”。

  玄武岩纤维强度高,耐腐蚀和高温,绝缘性极佳,在一些听起来就很高大上的领域中处处能看到这东西的运用,就比如说宇航服里面的保暖层,就是用玄武岩纤维做的。

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  人类科技进步的两大基础是能源和材料,这两项技术如果没有技术门槛,现目前很多技术难题都能迎刃而解。像竹缠绕和玄武岩纤维技术只是我国材料科学进步的缩影,是我国从上世纪开始对材料学巨大投入的成果。CQ9电子 CQ9传奇CQ9电子 CQ9传奇