木材替代钢可行吗？科学家给出答案，再也不怕钢材短缺了
木材替代钢可行吗？科学家给出答案，再也不怕钢材短缺了
随着全球对可持续材料的需求日益增长，科学家们正在探索用木材替代钢铁的可能性。美国和日本的最新研究显示，经过特殊处理的木材不仅能够达到钢铁的强度，而且重量更轻、成本更低，为解决钢材短缺问题提供了新的思路。
美国马里兰大学：将木材硬度提升23倍
2018年2月，美国马里兰大学帕克分校（UMD）的研究团队在《自然》杂志上发表了一项突破性研究。他们开发了一种方法，可以将木材的强度增强十倍以上，制造出比许多钛合金更坚硬的天然物质。
研究团队采用两步法处理木材：
- 首先将木材浸泡在含有氢氧化钠和亚硫酸钠的溶液中，在100℃下煮沸几个小时，去除木质素，使木材变得柔软、灵活。
- 然后对处理过的木材施加压力和热度，去除水分，增加密度，最后在100℃左右干燥，制备出硬化木材。
这种硬化木材的硬度是天然木材的23倍，锋利程度甚至超过不锈钢餐桌刀。UMD材料科学与工程副教授、该研究的技术主管Liangbing Hu表示：“这种材料如此坚固耐用，可能是钢铁，甚至是钛合金的竞争对手。它也可以和碳纤维相比，但便宜得多。”
日本京都大学：木浆纳米纤维制造汽车零部件
近期，日本京都大学的研究团队在汽车零部件制造领域取得了重要进展。他们开发了一种利用木浆纳米纤维制造汽车零部件的方法，通过将木浆纤维分解成几百微米（千分之一毫米）来制造零部件。
京都大学教授Hiroaki Yano领导的研究团队采用“京都工艺”，通过化学处理将木纤维揉成塑料，并将其分解成纳米纤维。这种方法可以使生产成本削减到其他流程的大约五分之一，换句话说，成本被削减了80%。
目前，大量生产一公斤纳米纤维的成本约为1000日元（约9美元）。研究团队希望到2030年将这一成本减半，使其成为一种经济上可行的产品。这种材料将与塑料、高强度钢和铝合金竞争，预计到2025年，纳米纤维价格将跌至每公斤5美元。
木材替代钢铁的应用前景
随着全球对可持续材料的需求日益增长，木材替代钢铁的研究具有广阔的应用前景。这种新型木材可以用于汽车、飞机、建筑等任何使用钢材的地方。特别是在汽车制造领域，这种材料的重量仅占钢铁的五分之一，而强硬度却是钢铁的五倍以上，为汽车轻量化带来了新的解决方案。
然而，要实现大规模应用仍面临一些挑战。例如，汽车零部件制造商还需要解决高制造成本的问题，才能在批量生产中使用这种新材料。总体而言，纳米纤维作为材料在商业上可行还有很长的路要走。
这项研究不仅为解决钢材短缺问题提供了新的思路，也为推动可持续材料的发展开辟了新的方向。