【超能材料之一】「君子」受壓成良材 超級竹硬淨勝鋼

城大研3.5倍強竹纖維 將進軍環保建材獻力碳中和

【編者按】材料的使用與文明發展密不可分，千萬年間，人類先後走過石器、銅器與鋼鐵時代，隨着各種新型複合材料以至智慧材料等的研發製作，科學家更有能力操控物料甚至創造新的性質，以切合生活所需，凸顯科技的進步。在尖端的材料科學領域，不少香港科學家亦正爭取走在世界前沿。香港文匯報今日起推出「超能材料」系列專題，報道本港科研人員透過創新研究，以科學力量將不同物料提煉、轉化、整合與重新設計，為它們賦予更強大更多元的特性，激發突破性的應用潛能，成為有力改變社會面貌的「超級材料」。

竹，高直而挺拔，中空有節，在中國傳統文化中是「謙謙君子」的象徵，而在科學的世界，竹其實亦隱藏着不少神奇力量有待發掘。香港城市大學機械工程學系教授陸洋與團隊，以生長速度超快的毛竹（moso bamboo）為基礎，利用創新方式加壓精煉出當中的竹纖維研發成較天然竹強3.5倍的「超級竹子」，在相同密度下其強度甚至比鈦鋁合金更佳，更能藉後續處理達至防水防火等多種功效。該項目除了於國際發明展勇奪金獎外，團隊成員亦以此創辦初創企業，計劃進軍環保建材世界，為邁向碳中和貢獻，以現代智慧為詠竹故事寫下新篇章。●香港文匯報記者 郭虹宇

陸洋近日接受香港文匯報專訪時解釋道，只需三步驟即可將毛竹變成「超級竹子」，過程簡單便捷，成本比木頭低。首先將毛竹切片，之後浸泡在由團隊製作的無毒無害的氫氧化鈉及其他的化學混合試劑中，進行高溫煮竹，令竹子本身的竹纖維和薄壁細胞有機分離，六七個小時後再取出進行熱壓，即可成為「超級竹子」。

保留竹纖維再壓縮10倍

他形容，整個研發製作流程重點其實是「取長補短」，「竹子本身是多孔的梯度結構，有高達70%的空心蜂窩結構，我們保留了竹子的竹纖維，但去除了竹子中木質素、蛋白質及澱粉等容易導致生蟲、腐爛、不耐久的結構，體積壓縮5倍到10倍，由10毫米壓縮至約一二毫米，增強了竹子的剛性、密度、強度和尺寸穩定性。」

研究團隊進行仔細分析測試，以比強度（Specific Strength）即同等密度下的強度計，「超級竹子」是普通竹子的3.5倍，也明顯比高強度鋼以及鋁或鈦合金更優秀（見表）。如果有特殊的需求，還可以透過浸泡塗層等後續處理，達至防水、防火的功效。

竹在港人生活中隨處可見，市民幾乎每日都可見到維修大廈使用的竹棚（或稱搭棚、築棚），「相較內地使用鋼筋，香港可謂是竹棚使用率最高的城市，更是將有關技術發揚光大的關鍵，」陸洋笑說，這些潤物細無聲的竹棚使用的都是天然竹子，相對比下，「超級竹子」的應用可更廣闊，例如可以取代水泥、木材成為建築材料，比木材成材時間更短，硬度更高，同時可緩解水泥生產時會排放大量的二氧化碳的問題，「與現時盛行的碳中和環保思想不謀而合。」事實上，北歐、越南等地均有用竹子建造的房子或摩天大樓，相信「超級竹子」於建材上大有前景。

性能優越 又帶文化內涵

陸洋又提到，室內裝修亦有會直接將竹子劈開再直接鑲嵌在地板和門上，做成竹地板及竹門，成本較低，但此做法無法避免竹子腐爛、生蟲，無法長時間保持良好狀態，需要定期更換竹子，如利用「超級竹子」就能避免這些問題的產生，而有些高檔汽車內部的儀錶台亦是竹子做的，「超級竹子」有優化其性能及強度的潛力。「竹，既富有環保材料的性能，又帶有中國文化的內涵，何樂而不為？」陸洋總結道。

在今年的網上日內瓦國際發明展，陸洋團隊就以「超級竹子」勇奪金獎，而團隊成員與陸洋的學生更成立了初創公司Super Bamboo，計劃製成產品原型推動應用。目前，他們需要考慮將較小的實驗樣本做大，但陸洋直言，雖然「超級竹子」已獲得本地建築協會的認可，但行業選材始終較為保守，要有效進駐還需要較長的時間。