「君子」受壓成良材 超級竹硬淨勝鋼

材料的使用与文明发展密不可分，千万年间，人类先后走过石器、铜器与钢铁时代，随着各种新型复合材料以至智慧材料等的研发制作，科学家更有能力操控物料甚至创造新的性质，以切合生活所需，凸显科技的进步。在尖端的材料科学领域，不少香港科学家亦正争取走在世界前沿。香港文汇报今日起推出「超能材料」系列专题，报道本港科研人员透过创新研究，以科学力量将不同物料提炼、转化、整合与重新设计，为它们赋予更强大更多元的特性，激发突破性的应用潜能，成为有力改变社会面貌的「超级材料」。 竹，高直而挺拔，中空有节，在中国传统文化中是「谦谦君子」的象征，而在科学的世界，竹其实亦隐藏着不少神奇力量有待发掘。香港城市大学机械工程学系教授陆洋与团队，以生长速度超快的毛竹（moso bamboo）为基础，利用创新方式加压精炼出当中的竹纤维研发成较天然竹强3.5倍的「超级竹子」，在相同密度下其强度甚至比钛铝合金更佳，更能借后续处理达至防水防火等多种功效。该项目除了于国际发明展勇夺金奖外，团队成员亦以此创办初创企业，计划进军环保建材世界，为迈向碳中和贡献，以现代智慧为咏竹故事写下新篇章。●香港文汇报记者 郭虹宇 陆洋近日接受香港文汇报专访时解释道，只需三步骤即可将毛竹变成「超级竹子」，过程简单便捷，成本比木头低。首先将毛竹切片，之后浸泡在由团队制作的无毒无害的氢氧化钠及其他的化学混合试剂中，进行高温煮竹，令竹子本身的竹纤维和薄壁细胞有机分离，六七个小时后再取出进行热压，即可成为「超级竹子」。 保留竹纤维再压缩10倍 他形容，整个研发制作流程重点其实是「取长补短」，「竹子本身是多孔的梯度结构，有高达70%的空心蜂窝结构，我们保留了竹子的竹纤维，但去除了竹子中木质素、蛋白质及淀粉等容易导致生虫、腐烂、不耐久的结构，体积压缩5倍到10倍，由10毫米压缩至约一二毫米，增强了竹子的刚性、密度、强度和尺寸稳定性。」 研究团队进行仔细分析测试，以比强度（Specific Strength）即同等密度下的强度计，「超级竹子」是普通竹子的3.5倍，也明显比高强度钢以及铝或钛合金更优秀（见表）。如果有特殊的需求，还可以透过浸泡涂层等后续处理，达至防水、防火的功效。 竹在港人生活中随处可见，市民几乎每日都可见到维修大厦使用的竹棚（或称搭棚、筑棚），「相较内地使用钢筋，香港可谓是竹棚使用率最高的城市，更是将有关技术发扬光大的关键，」陆洋笑说，这些润物细无声的竹棚使用的都是天然竹子，相对比下，「超级竹子」的应用可更广阔，例如可以取代水泥、木材成为建筑材料，比木材成材时间更短，硬度更高，同时可缓解水泥生产时会排放大量的二氧化碳的问题，「与现时盛行的碳中和环保思想不谋而合。」事实上，北欧、越南等地均有用竹子建造的房子或摩天大楼，相信「超级竹子」于建材上大有前景。 性能优越 又带文化内涵 陆洋又提到，室内装修亦有会直接将竹子劈开再直接镶嵌在地板和门上，做成竹地板及竹门，成本较低，但此做法无法避免竹子腐烂、生虫，无法长时间保持良好状态，需要定期更换竹子，如利用「超级竹子」就能避免这些问题的产生，而有些高档汽车内部的仪表台亦是竹子做的，「超级竹子」有优化其性能及强度的潜力。「竹，既富有环保材料的性能，又带有中国文化的内涵，何乐而不为？」陆洋总结道。 在今年的网上日内瓦国际发明展，陆洋团队就以「超级竹子」勇夺金奖，而团队成员与陆洋的学生更成立了初创公司Super Bamboo，计划制成产品原型推动应用。目前，他们需要考虑将较小的实验样本做大，但陆洋直言，虽然「超级竹子」已获得本地建筑协会的认可，但行业选材始终较为保守，要有效进驻还需要较长的时间。