隨著科技的進步和發展,世界逐漸融為一體,城鎮與城鎮之間的距離一再縮短,人們出行依靠的是交通工具,日漸成為現代生活中不可或缺的重心。
水運,陸運,空運,客運汽車,高鐵和飛機。
種類繁雜的現代交通工具數不勝數,但是交通工具的制造速度還遠遠趕不上人類出行需求的增長
為了擴張交通樞紐的規模,進一步滿足人們的出行需求,我國計劃在2030年之前實現全國縣城的鐵路覆蓋。
這一目標意味著我國對于制造高鐵的材料要求的嚴格性與需求量將持續增長。
為了減少鋼鐵資源的消耗,同時也創造更新型環保的高鐵列車,我國發明了一種新型的能源材料:竹纏繞復合纖維。
你聽說過用竹子制作的高鐵列車嗎?
如果放在20年前,我肯定覺得這是一個天大的笑話,這種想法簡直是異想天開。
但是現在科技的發展如此迅速,一切皆有可能。中國的科技大佬就發明出一項全新的環保材料——用竹纖維制造的高鐵外殼。
目前,中國的高鐵已經排入全球最優交通工具前五名,并且擁有全球最大規模的高鐵網絡和行駛速度最快的列車,但是在列車的建材上始終沒有新的突破。
因此在潛心研究多種材料之后,中國科技代表團再次突破高鐵業界的天花板——采用竹纖維制作高鐵外殼。
專家表示,這種全新的復合材料比傳統復合材料更加輕便,使用后可以極大降低高鐵車廂的自重和運行消耗的能源,未來有望全面推廣。
全球高鐵列車的主要材料一直都是由高強度的鋁合金和其他復合材料兩種材質組成,其中,鋁合金主要用來制造車身大梁,承受列車運行時大部分的阻力,載重等等。
復合材料負責制造車廂的外殼以及其他次要承力部件等。
復合材料一般由樹脂基體和增強纖維兩個部分組成。傳統復合材料使用的增強纖維主要是玻璃纖維和碳纖維,科學家從竹子中提取天然的木質纖維代替傳統的增強纖維。
這種天然木質纖維重量遠低于玻璃纖維和碳纖維,用這種新型復合材料制造出的高鐵列車,可以比傳統材料制造的列車自身重量輕20%左右,運行時可以節省約25%甚至更多的推進能源。
要知道,高鐵列車在高速運行時會消耗大量能源,如果將中國大部分高鐵列車的外殼更換為竹制纖維材料制造,每年可以節省相當可觀的一筆能源費用。
而且相比傳統復合材料,竹制復合材料還有環保優勢。
玻璃纖維和碳纖維在提取制作的過程中,會產生大量的工業廢渣。
這些工業廢渣無法處理,最終就會成為垃圾被填埋,因此使用玻璃纖維和碳纖維會造成大量的資源消耗。
但是竹制纖維是從竹子中提取天然的木纖維,提取完纖維之后,剩余的竹子殘渣還可以循環利用,再加工之后制成其他物品,不會制造工業垃圾,同時減少資源消耗,也很環保。
這種新型竹纖維材料是對竹子的原材料進行深加工,先從各種竹材、竹纖維板中獲取超薄竹片。
再使用特殊的技術對竹片接口處進行納米粘合,最后采用特殊的纏繞工藝將其加工成型,就成了竹纏繞復合纖維。
這種竹纏繞復合纖維一經問世,便引起了全球的廣泛關注。紛至沓來的首先是人們的質疑聲。
這種竹纖維耐用嗎?能受得了刀劈斧砍火燒嗎?能受得了高速度下的強壓強嗎?
首先,竹子本身就是具有良好的韌性的,竹纖維的軸向拉伸能力十分強,彈性好。
雖然竹子看起來似乎極易折斷,但其實這是靜態表象下的一種張力表現。
實際上竹子的韌性是很強的,在中國古代,就有人使用竹子做弓箭和彈射器等大型冷兵器,使用效果非常好。因此竹子其實是非常理想的材料。
其次,科學家只是從竹子中提取了木質纖維,并不是使用竹子去做高鐵的外殼。
提取出的木質纖維還要經過加工和與其他材料復合。最終所形成的材料經過技術檢驗合格之后,才會投入生產。
而且竹纖維是用在高鐵外殼的增強纖維部分,是負責車廂外殼和次要承力部件的,它只是高鐵列車抗壓防震部件中的一環,并且不是制造列車主干骨的部分。
竹纏繞復合纖維的硬度和強度雖然不如玻璃纖維和碳纖維,但是它勝在韌度和輕薄程度上,在高速鐵路上,當列車高速地行駛在軌道上時,材料的硬度和強度其實已經失去了意義。
舉個例子,一滴水從100層樓高的地方跌落下來,都可以變成一把殺人的利劍。
這說明在重力和速度的作用下,物體的硬度和強度不再是原本的數據情況,原本不具有穿透力的物體增加了穿透力。
因此當列車高速行駛的時候,竹纖維和玻璃纖維以及碳纖維都會因速度而變成一把利劍,不容易被擊穿
此時硬度和強度的比較就失去了意義。而竹纖維的韌性將會延長材料使用的壽命,同時它的輕薄程度可以使列車減輕重量,減少消耗能源。
科學家表示未來會全面推廣這種新型材料。雖然每輛高鐵列車在出廠之前都會經過合格檢驗,確保質量。
但是仍然有人持有質疑的態度:認為竹纖維材料不能全面推廣。
那么竹纏繞復合纖維究竟是否能夠推廣呢?我們還要說回這個理念最初提出時的目的上——就是環保。
竹纏繞復合纖維的發明的確使高鐵材料走向更輕盈的新時代,對高鐵能源的節約產生一個質的飛躍,這看起來是一項十分環保的技術,但凡事都有兩面性。
竹纏繞復合纖維是從竹子中提取的,我國的竹林數量雖然眾多,但是要想將一支小竹子養成一根可以供工業使用的竹子,需要經過很多年。
如果用種子培養竹子,需要幾十年的時間才能長到可以砍伐使用的程度。若使用地下莖培養竹子,也要3到5年才能長到規定的粗度。
且竹子對生長土壤的要求也十分苛刻,要求土質深厚肥沃,是富含有機質和礦物元素的偏酸性土壤。因此培育竹子需要開拓大片專用的土地,這就增加了投入成本。
由此看來,竹子這種資源,如果作為工業用途的話可再生的能力不夠強,很容易被砍光用盡,難以再生。
這樣看來,竹纏繞復合纖維的使用,究竟算環保還是不環保呢?
新生事物的發展總是伴隨著質疑和阻力,但是舊去的力量永遠也無法拉住新生的腳步,盡管它拼命咆哮和阻止,新生的力量總能以高于缺點數倍的優勢迅猛地成長為新一代的主流。
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