神奇的“點木成金”技術

呂之品

新材料改變我們的生活

現在的汽車外殼都是鋼鐵造的，不久的將來，它們將被一種更堅韌、更輕便、更便宜的材料所取代。這種材料并非“天外來客”，而是來自我們身邊的普普通通的樹木和青草。

現在由于塑料的廣泛使用，白色污染已經泛濫成災，因為塑料在自然界并不容易分解。不久的將來，它將被一種更環(huán)保、更易分解的材料所取代，這種材料也來自我們身邊的樹木和青草。

前段時間，報紙上揭露某些不法商人為了降低成本，不惜拿有毒的工業(yè)明膠羼入藥用明膠中，制成膠囊，讓我們人人自危，心驚肉跳。不久的將來，明膠將被一種更清潔、更便宜的凝膠所取代，這種材料同樣取自我們身邊的樹木和青草。

上面所說的，其實是同一種材料。此外，它還將用于化妝品、食品、服裝，以及用于制造更柔韌的電腦顯示屏、更輕便的防彈衣和防彈玻璃、香煙的過濾嘴、揚聲器上的振動膜等等。不難看出，隨著這種新材料的出現，一場對我們的生活產生深遠影響的革命已經悄悄來臨。這場革命的主角是一種叫納米纖維素的東西。

相對簡單的制造過程

納米纖維素是一種由納米尺寸的纖維素晶體顆粒組成的物質。這些纖維素晶體一般來說是棒狀的長方體，其橫截面的邊長一般在5納米～20納米之間，而縱向長度則在幾十個納米到幾個微米之間。

原則上來說，任何含有纖維素的原料都可以用來制造這種新材料。但顯然，我們身邊含纖維素最豐富的材料莫過于樹木和青草，所以木漿是最主要的原料。制造這些木漿并非一定要用整根的木頭，即使小樹枝、小灌木乃至木屑都可以，所以它具有變廢為寶的本領。

要制造納米纖維素，先要對木頭進行去皮處理，然后把木頭在高壓攪拌機下碾碎成漿。我們知道，植物含有豐富的纖維素，譬如運輸水分的纖維管主要就是由纖維素組成的。在攪拌的過程中，植物纖維管細胞的細胞壁破裂，里面所含的納米尺寸的纖維素就被釋放了出來。再用硫酸或者鹽酸對木漿進行水解，濃縮后就會析出納米纖維素棒狀晶體小顆粒。這些晶體小顆粒堅硬、致密，能夠被加工成各種形狀和尺寸。由它組成的材料具有輕便、絕緣和堅韌的優(yōu)點。據測試，納米纖維素材料的堅韌性是不銹鋼的8倍。

此外，納米纖維素對人畜是無毒的，所以它將在食品、醫(yī)藥上大有用場。又因為它在自然界容易分解，所以可以取代目前廣泛使用的塑料。

便宜有好貨

想必你也已經猜到了，納米纖維素有一個別的材料無法企及的優(yōu)點，那就是便宜。首先，它的原料——樹木和青草——在我們身邊到處都有，幾乎取之不盡。其次，它的加工也并不復雜。近年來發(fā)現的一些新材料，如碳納米管等，在柔韌和輕盈方面或許超過納米纖維素，但這些材料目前都非常昂貴，遠遠沒到進入普通人生活的階段。而納米纖維素卻非常便宜，雖然目前世界上只有美國、加拿大等少數國家已經開始投入大規(guī)模生產，但預計幾年之后市場價格只需幾美元1千克。怪不得有人說，納米纖維素是“廉價版”的碳納米管。

你或許心存疑問：既然這種材料如此普通，制造起來也相對簡單，為什么我們至今才發(fā)現呢？其實就發(fā)現而言，是早就發(fā)現了。但對其性質的研究卻需要借助掃描顯微技術，而這項技術的出現，還是近年來的事情。所以這么好的材料就一直“養(yǎng)在深閨人未識”。

一個新興、龐大的產業(yè)正在形成。預計到2020年，世界各國納米纖維素產業(yè)的年產值將達6千億美元以上。