神奇的“點(diǎn)木成金”技術(shù)

呂之品

新材料改變我們的生活

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

現(xiàn)在由于塑料的廣泛使用，白色污染已經(jīng)泛濫成災(zāi)，因?yàn)樗芰显谧匀唤绮⒉蝗菀追纸?。不久的將?lái)，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(lái)自我們身邊的樹(shù)木和青草。

前段時(shí)間，報(bào)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?nèi)巳俗晕?，心驚肉跳。不久的將來(lái)，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(shù)木和青草。

上面所說(shuō)的，其實(shí)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(guò)濾嘴、揚(yáng)聲器上的振動(dòng)膜等等。不難看出，隨著這種新材料的出現(xiàn)，一場(chǎng)對(duì)我們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的革命已經(jīng)悄悄來(lái)臨。這場(chǎng)革命的主角是一種叫納米纖維素的東西。

相對(duì)簡(jiǎn)單的制造過(guò)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(zhì)。這些纖維素晶體一般來(lái)說(shuō)是棒狀的長(zhǎng)方體，其橫截面的邊長(zhǎng)一般在5納米～20納米之間，而縱向長(zhǎng)度則在幾十個(gè)納米到幾個(gè)微米之間。

原則上來(lái)說(shuō)，任何含有纖維素的原料都可以用來(lái)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(guò)于樹(shù)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(shù)枝、小灌木乃至木屑都可以，所以它具有變廢為寶的本領(lǐng)。

要制造納米纖維素，先要對(duì)木頭進(jìn)行去皮處理，然后把木頭在高壓攪拌機(jī)下碾碎成漿。我們知道，植物含有豐富的纖維素，譬如運(yùn)輸水分的纖維管主要就是由纖維素組成的。在攪拌的過(guò)程中，植物纖維管細(xì)胞的細(xì)胞壁破裂，里面所含的納米尺寸的纖維素就被釋放了出來(lái)。再用硫酸或者鹽酸對(duì)木漿進(jìn)行水解，濃縮后就會(huì)析出納米纖維素棒狀晶體小顆粒。這些晶體小顆粒堅(jiān)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(jiān)韌的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)測(cè)試，納米纖維素材料的堅(jiān)韌性是不銹鋼的8倍。

此外，納米纖維素對(duì)人畜是無(wú)毒的，所以它將在食品、醫(yī)藥上大有用場(chǎng)。又因?yàn)樗谧匀唤缛菀追纸?，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(jīng)猜到了，納米纖維素有一個(gè)別的材料無(wú)法企及的優(yōu)點(diǎn)，那就是便宜。首先，它的原料——樹(shù)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(fù)雜。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一些新材料，如碳納米管等，在柔韌和輕盈方面或許超過(guò)納米纖維素，但這些材料目前都非常昂貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)到進(jìn)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(guó)、加拿大等少數(shù)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始投入大規(guī)模生產(chǎn)，但預(yù)計(jì)幾年之后市場(chǎng)價(jià)格只需幾美元1千克。怪不得有人說(shuō)，納米纖維素是“廉價(jià)版”的碳納米管。

你或許心存疑問(wèn)：既然這種材料如此普通，制造起來(lái)也相對(duì)簡(jiǎn)單，為什么我們至今才發(fā)現(xiàn)呢？其實(shí)就發(fā)現(xiàn)而言，是早就發(fā)現(xiàn)了。但對(duì)其性質(zhì)的研究卻需要借助掃描顯微技術(shù)，而這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，還是近年來(lái)的事情。所以這么好的材料就一直“養(yǎng)在深閨人未識(shí)”。

一個(gè)新興、龐大的產(chǎn)業(yè)正在形成。預(yù)計(jì)到2020年，世界各國(guó)納米纖維素產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值將達(dá)6千億美元以上。