“塑料”大力繩

強(qiáng)度比優(yōu)質(zhì)鋼材高15 倍，比芳綸強(qiáng)40%，超強(qiáng)聚乙烯能以極小的重量提供極大的強(qiáng)度。這種纖維可浮于水面，并且具有極好的耐久性，耐潮濕、耐輻射和耐腐蝕，有潛力成為超級(jí)材料。

青島浮山灣，奧林匹克帆船中心，風(fēng)力6 級(jí)。在泛起微波的海面上，落后的奧地利帆船手正在努力調(diào)整三角帆的角度，而稍稍領(lǐng)先他們的另外4 艘帆船也正在與微風(fēng)搏斗，他們都試圖努力保持更快的速度。此時(shí)，唯有荷蘭隊(duì)的帆船遙遙領(lǐng)先，舵手布斯回頭看看，向隊(duì)友尼文說(shuō)：“瞧他們，像鴿子一樣瞪大眼睛看著我們呢。”時(shí)為2008 年7 月底，距離奧運(yùn)會(huì)的正式比賽不到一個(gè)月，此刻他們并不知道8 月的浮山灣將會(huì)那么風(fēng)云莫測(cè)。

突如其來(lái)的風(fēng)浪

那天是荷蘭隊(duì)的新式帆船等到的第一個(gè)好天氣。浮山灣持續(xù)數(shù)天的大風(fēng)和暴雨讓第一次試航的帆船手有些心急：“到今天我們才第一次看到它的實(shí)力，”尼爾這么說(shuō)：“我覺(jué)得我們的表現(xiàn)絕對(duì)讓同行吃驚了，我們能很好的利用5 到10 級(jí)的風(fēng)來(lái)航行，所以我們始終能全速前進(jìn)。”青島的風(fēng)通常不大，荷蘭隊(duì)專(zhuān)為這樣的氣候打造的新船，在風(fēng)速不到12海哩的情況下，也能全速前進(jìn)。布斯這樣解釋?xiě)?zhàn)術(shù)：“我們能更好地利用風(fēng)速，增強(qiáng)風(fēng)的推動(dòng)力，這是很大的益處。雖然在面對(duì)強(qiáng)風(fēng)時(shí)表現(xiàn)不穩(wěn)定，但我們不指望在比賽過(guò)程中有多大的風(fēng)。”

風(fēng)未必遂人愿， 8 月17 日的比賽很好的證明了這點(diǎn)。隨著英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和巴西隊(duì)先后翻船，丹麥隊(duì)甚至因風(fēng)力太大而桅桿折斷，尼爾最終也沒(méi)有拿到獎(jiǎng)牌。然而當(dāng)看到他在風(fēng)浪中牢牢握住帆繩并控制風(fēng)帆保持帆船平穩(wěn)前進(jìn)的時(shí)候，能再次體會(huì)到與海之女神卡呂普索的喜怒無(wú)常角逐才是水手們真正的比賽。

帆繩讓尼爾在與自然的搏斗中獲得勝利，它同樣也是荷蘭隊(duì)的秘密武器之一。這是用超強(qiáng)聚乙烯纖維制成的，這種材料通俗地說(shuō)就是超強(qiáng)塑料。這種聚乙烯的分子量高達(dá)100 到400 萬(wàn)，因此既結(jié)實(shí)又輕。事實(shí)上，幫助了帆船選手的超強(qiáng)纖維同樣出現(xiàn)在了其他賽事上：奧運(yùn)會(huì)所用的所有的擊劍套服里面都加入了超強(qiáng)纖維，因?yàn)槌?jí)纖維的柔韌性可以使它能在不增加運(yùn)動(dòng)員負(fù)擔(dān)的情況下提供最大強(qiáng)度的防護(hù)；而射箭比賽所用的一些弓弦用的也是超強(qiáng)纖維。在賽場(chǎng)外，為了快速行動(dòng)以確保安全，北京市的公安也都配備了超強(qiáng)纖維防彈背心和頭盔。而當(dāng)我們通過(guò)電視觀看賽場(chǎng)上激烈的角逐時(shí)，也許書(shū)桌上不起眼的鼠標(biāo)墊就是用與制作帆繩、擊劍服或弓弦相同的超強(qiáng)塑料制成的，它會(huì)比用一般塑料材料制成的鼠標(biāo)墊更加耐磨。

更輕，更強(qiáng)

其實(shí)早在荷蘭帆船隊(duì)之前，超強(qiáng)纖維就被應(yīng)用于航海。2007 年11月，中遠(yuǎn)公司為新建的巨型油輪“遠(yuǎn)珍湖號(hào)”選擇了超強(qiáng)聚乙烯纖維繩作為系泊纜。這艘總載重接近30 萬(wàn)噸的油輪將滿(mǎn)載原油往返于中東和中國(guó)，它配備了22 根荷蘭迪尼瑪超強(qiáng)聚乙烯纖維的系泊繩。這是航海史上首次完全使用這些280 米長(zhǎng)的聚乙烯纖維繩來(lái)確保近30 萬(wàn)噸原油安全的嘗試。

目前，隨著油輪和液化天然氣運(yùn)輸船的尺度和噸位不斷增加以及趨向于在開(kāi)放海域系泊，系泊纜所受負(fù)荷越來(lái)越大，這導(dǎo)致了鋼絲系泊纜變得更重、尺寸更大。而超強(qiáng)聚乙烯纖維系泊纜與鋼絲系泊纜在保持相同強(qiáng)度的情況下，制成直徑相同的纜繩的重量只有后者的1/8，這將更方便水手的操作。

“船舶在系泊時(shí)，負(fù)載量有限的系泊艇一次只能送出一根鋼絲纜，而卻可同時(shí)送兩根超強(qiáng)聚乙烯纖維制成的系泊纜，這就減少了將近一半的作業(yè)時(shí)間。”中遠(yuǎn)公司大連技術(shù)部的工作人員舉例道，“最為重要的是，更輕的系泊纜可以避免船員受傷。此外，它的斷裂伸長(zhǎng)低于2.5%，在發(fā)生斷裂的情況下，還能最大限度減少反彈。”隨著在中遠(yuǎn)集團(tuán)的首次成功，超強(qiáng)塑料正在被運(yùn)用于更廣泛的海事領(lǐng)域。

據(jù)著名材料生產(chǎn)商荷蘭帝斯曼重型船用纜繩市場(chǎng)經(jīng)理埃文· 格魯特格斯特透露，已經(jīng)有許多船舶公司在逐步淘汰鋼絲系泊纜：“比如目前各國(guó)紛紛建造中的液化天然氣船，其中將有75% 采用我們的超強(qiáng)聚乙烯纖維系泊纜，同時(shí)超級(jí)原油輪和超大型散貨船對(duì)這類(lèi)系泊纜的興趣也在增強(qiáng)。”

兼具強(qiáng)度高與重量輕兩種品質(zhì)，也許注定它將在航海界大展身手。而在其他領(lǐng)域它也開(kāi)始被廣泛運(yùn)用。因?yàn)槠漭p便易操作和便于運(yùn)輸，中國(guó)大部分的送變電公司都使用了超強(qiáng)聚乙烯纖維制成的牽引繩來(lái)幫助施工。在牽引電纜跨越長(zhǎng)江的工程中，為了避免地面作業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚的破壞，技術(shù)人員甚至利用直升機(jī)在超強(qiáng)纖維繩的幫助下完成了空中作業(yè)。事實(shí)上，超強(qiáng)聚乙烯纖維的彈性很低，所以它在斷裂時(shí)也不會(huì)因?yàn)閺椘鸲鴤皆诠さ厣喜僮鞯墓と耍@一特性所帶來(lái)的安全保證是原來(lái)所使用的鋼絲纜無(wú)法企及的。而它堅(jiān)固柔軟的特性，使得它除了被用來(lái)制作防彈背心之外也可以制作成勞動(dòng)防護(hù)的手套，用于玻璃和金屬切割等領(lǐng)域，在2008 年的地震救援過(guò)程中即有450 副這樣的手套投入了使用。

飛入太空的超強(qiáng)材料

即使與其他高分子材料相比，超強(qiáng)聚乙烯依然具有優(yōu)勢(shì)。科學(xué)家進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算了各種材料的強(qiáng)度。鋼絲在被提高到25 千米時(shí)就被自身的重量拉斷了，而半個(gè)多世紀(jì)前曾經(jīng)因牢固輕便而大名鼎鼎的尼龍和玻璃纖維則可以達(dá)到85 千米和135 千米，時(shí)下最有名氣的碳纖維被提升到195 千米時(shí)支持不住自身的重量了，而一種超強(qiáng)聚乙烯則將一直被提升到400 千米才斷裂。如果這是在水中，超強(qiáng)聚乙烯的自由斷裂長(zhǎng)度則為無(wú)限長(zhǎng)。

因此，它被公認(rèn)為是在軍事和航天航空領(lǐng)域不可替代的、繼碳纖維、芳綸纖維之后的第三代超高強(qiáng)度纖維。據(jù)悉，因?yàn)樗芴峁┑目煽啃裕绹?guó)軍方很早就把它運(yùn)用到戰(zhàn)斗機(jī)和裝甲車(chē)等重型裝備的運(yùn)輸中；而一些匿名客戶(hù)則看中它提供的穩(wěn)妥性，將它運(yùn)用于文物和珍貴藝術(shù)品的搬運(yùn)；中國(guó)則早從2002年起，就將它應(yīng)用于航天領(lǐng)域，“神舟”系列飛船的回收系統(tǒng)就配備了超級(jí)聚乙烯纖維制成的材料，而在即將實(shí)現(xiàn)的太空行走計(jì)劃中，一根結(jié)實(shí)而輕便的超級(jí)聚乙烯纖維將把太空人與航天器相連，成為一條可信賴(lài)的生命線(xiàn)。

從日常生活到體育運(yùn)動(dòng)，從工業(yè)應(yīng)用到國(guó)防和航天，超強(qiáng)聚乙烯向我們展示了新材料的廣泛應(yīng)用前景。然而目前它仍然未能大規(guī)模替代鋼索和其他高分子材料，這是因?yàn)樗谌虻漠a(chǎn)量有限。超強(qiáng)聚乙烯僅僅8000 噸的年產(chǎn)量，不及早就超過(guò)了4 萬(wàn)噸的鈾礦，它們都屬于稀缺物資。

因此，對(duì)它具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的荷蘭和美國(guó)在超強(qiáng)聚乙烯的研發(fā)和應(yīng)用上一直處于領(lǐng)先地位。而中國(guó)從1985 年開(kāi)始研發(fā)，至2006年獲得6 項(xiàng)自主專(zhuān)利，并且在一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了領(lǐng)先之后成為了超強(qiáng)聚乙烯的第三個(gè)生產(chǎn)國(guó)家。現(xiàn)在，建于上海的超級(jí)纖維生產(chǎn)線(xiàn)能夠達(dá)到年產(chǎn)1000 噸的產(chǎn)量。當(dāng)超級(jí)“塑料”在奧運(yùn)賽場(chǎng)散發(fā)它的魅力，在太空展現(xiàn)它的實(shí)力的同時(shí)，在我們身邊也會(huì)出現(xiàn)更多的產(chǎn)品，而不僅僅是鼠標(biāo)墊。

Tips：

超強(qiáng)聚乙烯纖維的特點(diǎn)：

用超強(qiáng)纖維制成的繩索與同樣強(qiáng)度、直徑的鋼絲繩比，前者的重量只有鋼絲繩重量的15%。與同樣強(qiáng)度的滌綸或尼龍繩比， 重量只有它們的25~30%，直徑只有它們的55~60%。這種纖維纜的斷裂伸長(zhǎng)率小于2.5%，接近鋼纜的相應(yīng)值，比滌綸纜和棉綸纜低得多。它在張力疲勞性能、彎曲疲勞性能和抗磨性上也優(yōu)于其他合成纖維。用這種纖維制成的系泊纜，現(xiàn)已應(yīng)用在全球范圍內(nèi)的液化天然氣船、油輪、集裝箱輪、礦砂船、散貨船、滾裝船及海軍艦船等上。

高模量聚乙烯纖維：

在送變電施工行業(yè)里，超級(jí)纖維繩索因其獨(dú)特的優(yōu)越性很受歡迎，高強(qiáng)度輕重量使其輕便，易操作，便于運(yùn)輸，尤其在大跨度電纜牽引中非常便利。低延伸率和絕緣性使其在帶電跨越操作中扮演著重要角色。而且繩索在斷裂時(shí)也不會(huì)傷到在工地上操作的工人，這一特性所帶來(lái)的安全保證是原來(lái)所使用的鋼絲纜無(wú)法企及的。

超強(qiáng)纖維纜與普通纖維纜相比的三大優(yōu)點(diǎn)：

1、整體強(qiáng)度高；

2、具備作業(yè)所要求的輕重量和小直徑；

3、纜繩的長(zhǎng)使用壽命。

荷蘭帝斯曼迪尼瑪公司的迪尼瑪纖維是一種高模量聚乙烯纖維，它可以用最小的重量提供最大的強(qiáng)度。這種超級(jí)聚乙烯纖維擁有諸多優(yōu)良特性，使得它已經(jīng)成為各種海上應(yīng)用產(chǎn)品中的可靠原材料。公司與全球主要纜繩制造商進(jìn)行合作，產(chǎn)品主要具體應(yīng)用于海洋石油、捕魚(yú)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、起重、救撈、系泊及拖帶等，在全球高性能材料領(lǐng)域中非常活躍。

在中國(guó)，上海、浙江、四川、吉林、遼寧、黑龍江、河北、河南等送變電公司在施工中都采用了用高模量聚乙烯纖維纖維制成的牽引繩，他們用這種超級(jí)纖維制成的牽引繩做帶電跨越。2008 年2 月，中國(guó)遭遇了嚴(yán)重的雪災(zāi)。超級(jí)纖維制成的繩索為貴州湖南浙江等地的抗災(zāi)救災(zāi)工作也貢獻(xiàn)了一份力量。

超強(qiáng)纖維的多種用途：

超強(qiáng)聚乙烯纖維可浮于水面，具有極好的耐久性，耐潮濕性、耐紫外光性和耐化學(xué)品性，因此是船運(yùn)和海上作業(yè)中繩索、纜繩、漁網(wǎng)的重要組成原材料。同時(shí)，它還可用于醫(yī)療植入、金屬加工業(yè)的安全手套、運(yùn)動(dòng)用品行業(yè)用途中的細(xì)支紗和警察及軍事人員的防彈盔甲和防彈服。由超強(qiáng)纖維制成的防割手套被廣泛應(yīng)用在諸如玻璃、食品加工、金屬加工等有可能使用鋒利工具的行業(yè)。