李軒暢
提到高鐵,人們想到的是它風馳電掣的速度和四平八穩的運行。提到竹子,人們想到的是它堅貞不屈的、淡泊名利的精神品質。這兩者看起來沒有關系,但是中國科研人員正在給高鐵鋪上“竹地板”。
這些竹制材料是由國際竹藤中心科研團隊研發的。科研人員從建筑、家具等領域的竹子中得到靈感:如果把既堅固又輕盈的竹子鋪到高鐵上,一定可以起到節能降耗、提高運行的穩定性和安全性等作用。
當然,科研人員不會隨便把竹子鋪到高鐵上,而是需要進行加工,將天然竹子變成竹炭塑板,然后再加入復合材料,制成竹纏繞復合材料。竹炭塑板是怎么制作的呢?首先要把竹子經過高溫無氧炭化燒制,燒制成的竹炭可作為竹炭塑板的基礎材料,熱塑性高分子材料塑料可作為加工助劑,然后把聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及它們的共聚物作為膠黏劑,最后制成具有多孔結構的竹炭塑板。接下來還要對這些材料進行二次冷壓復合成型處理,得到由竹子構成、具有梯度層積結構、多孔隙結構和多層級界面的可再生輕質竹纏繞復合材料。
這種竹制材料鋪進高鐵,有哪些好處呢?首先,竹子是可再生資源,只要合理利用,對環境的影響甚微。其次,它精巧的壁層結構十分穩定,在運行平穩的高鐵上不易損壞。再次,這種材料的孔隙率比較大,能夠吸附雜音,有降低音壓、縮短殘音時長等功能。最后,竹纏繞復合材料的阻尼有助于減小材料結構的共振振幅,可避免高鐵在高速運動中所產生動應力達到極限而對高鐵造成結構破壞。目前,第一批竹纏繞復合材料已經安裝在一些時速350千米的高鐵車廂底板上。
竹纏繞復合材料不僅能用在地板上,還能用于生活的各個領域。如汽車用竹纖維增強復合材料、竹源生物基降解塑料等制品,為我們的生活提供更多便利。