生物合成材料将引发的第三次工业革命.doc
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生 物 刚
覆颠世界的材料之王
合成生物学将引发第三次工业革命
采煤炼钢、煅烧水泥是促成工业革命发展的主要因素,由煤、钢铁和水泥支撑的工业革命开始,雾都伦敦和中国雾霾呛人的空气碳排放严重威胁人类生存与健康,英国最早开始工业革命也是最早结束工业革命的国家。
回归到工业革命之前的气候,人们希望出现一种替代钢铁、水泥混凝土的建筑材料,既有木材在建筑使用上的特性与便利,又能满足建筑物对防火与耐腐蚀和减轻自重快速施工的要求。
生物刚是农业木质生物基合成材料,是替代钢铁、水泥、木材的可持续的绿色生态建筑材料。
生物刚有两个基本属性:刚性、柔性(刚强柔韧)。
刚柔相济的双属性生物刚弥补了矿物钢、混凝土脆性断裂的缺陷,人类理想建筑与地震共存。
生物刚保持木材所有的优良属性,但更防火、防水、防腐、防虫蛀,不存在白蚁等生物灾害。
生物刚比金属钢轻8倍,比强度大于金属钢5倍,生物刚结构建筑可整体漂浮在洪水中,是人类躲避灾难的诺亚房舟。
合成生物学将引发第三次工业革命
衣食住行是生活的必需品。
生物是人类赖以生存的第一要素。
人类穿的衣服面料成分为棉、蚕丝、羊毛是生物材料。人类食用的粮食、蔬菜、肉类、乳制品、蛋类是生物资源。原始建筑都是由木材建造的是生物材料。人类出行方式使用的交通工具如水路的木船,旱路的马车、坐轿和木桥也全是生物材料制作。
住房是人类生活的必需品,祖先给我们留下的建筑遗产基本上全是木结构建筑,大开间大跨度梁柱卯榫结构建筑合成厚重的生物木材是所有建筑师的梦想。
木质合成结构材料经历了三个时代:
第一代:木质塑料材料
第二代:木质聚合材料
第三代:生物刚(木质生物合成材料)
木质塑料材料
电木
1905年德国发明了电木(学名称为酚醛塑料),是塑料中第一个投入工业生产的品种。它具有较高的机械强度、良好的绝缘性,耐热、耐腐蚀,因此常用于制造电器材料,如开关、灯头、耳机、电话机壳、仪表壳等,“电木”由此而得名。它的问世,对工业发展具有重要的意义。
将酚醛树脂和锯木粉、乌洛托品混合,并在混炼机中加热混炼,即得电木粉。将电木粉在模具中加热压制成型后得到热固性木质酚醛塑料制品。
工程塑料
1946年英国发明了工程塑料(称为热塑性聚酯PET,或饱和聚酯,涤纶树脂),1949年英国完成中试,美国杜邦购买专利后,1953年建立了生产装置,在世界最先实现工业化生产。广泛用于建筑、汽车等领域。
玻璃钢
70年代日本发明了玻璃钢,一般采用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂或酚醛树脂基体,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬,不导电,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。
玻璃钢轻质高强
相对密度1.5只有碳钢的1/5,可是拉伸强度却接近,甚至超过碳素钢,而比强度可以与高级合金钢相比。因此,在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中,都具有卓越成效。环氧的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。
玻璃钢耐腐蚀
玻璃钢是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面,正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。
玻璃钢电性能好
是优良的绝缘材料,用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好,已广泛用于雷达天线罩。
玻璃钢热性能良好
玻璃钢热导率低,室温下为1.25kJ/(m·h·K),只有金属的1/1000,是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下是理想的热防护和耐烧蚀材料,保护宇宙飞行器2000℃以上承受高速气流的冲刷。
竹木人造板
1998年浙江安吉研制出竹木人造板采用冷压工艺,然后将模具输送到热隧道加热固化,再送入冷却道释放板材内部的热量,由于木质纤维不导热性,外界热量很难传入木材内部,同样被加热固化的木材内部的热量也很难释放出来,只能生产3公分(cm)家具板材,限制了结构厚重木材的生产。
2009年不去青黄的疏解技术推动了竹产业的发展,重组竹压制设备同样分为冷压和热压两大系列,主要区别在铺装和压制工段,冷压工艺铺装工段是将竹丝铺装在模具里,热压工艺是把竹丝直接铺装在热压垫板上。
1)冷压工艺技术
特点:将浸渍树脂的竹束干燥到含水率12%~15%后,直接装模,在约60MPa的高压下成型,将模具锁定后,送入固化道固化胶合。
主要用于压制厚度15~18cm的重组竹方材,密度相对均匀。重组竹方料常用的规格尺寸(长×宽×厚)为:193cm×10.5cm×15.0cm和200cm×14.5cm×15.0cm。
特点:采用传统接触式传热技术,在一定温度下压制板坯,单位压力4~6MPa,远低于冷压工艺的压力,主要压制板材。常规尺寸为(长×宽×厚):244cm×122cm×1.5~4cm,最大幅面可达1.2m×5m,
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