超級(jí)木材：一種可能取代鋼材的革命性材料

近期，材料科學(xué)初創(chuàng)公司 InventWood 開(kāi)發(fā)了一種名為“Superwood（超級(jí)木材）”的新型特殊材料，它將重新定義木材在建筑、制造等領(lǐng)域的可能性。

InventWood 是馬里蘭大學(xué)的衍生公司，其基礎(chǔ)研究由胡良兵博士進(jìn)行，該公司開(kāi)發(fā)出一種產(chǎn)品，據(jù)稱(chēng)其強(qiáng)度高于鋼，但重量卻輕得多。

這種創(chuàng)新的工程木材預(yù)示著未來(lái)木材的自然魅力將與前所未有的強(qiáng)度和耐用性相結(jié)合。

InventWood 近期完成 1500 萬(wàn)美元 A 輪融資，使其總資本超過(guò) 5000 萬(wàn)美元。此項(xiàng)投資將有助于其位于馬里蘭州弗雷德里克的首家制造工廠于 2025 年第三季度開(kāi)始商業(yè)發(fā)貨。

該公司的專(zhuān)利工藝源自馬里蘭大學(xué)胡博士的開(kāi)創(chuàng)性工作，可以在分子水平上改變普通木材。

據(jù)報(bào)道，這種材料的強(qiáng)度比原始木材高出 12 倍，韌性高出 10 倍，強(qiáng)度重量比幾乎是鋼的 10 倍。

至關(guān)重要的是，超級(jí)木材保留了木材備受喜愛(ài)的天然品質(zhì)——溫暖、紋理、易加工性和美觀性，同時(shí)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能夠抵御極端天氣、高濕度、火災(zāi)（A級(jí)防火等級(jí)）、腐爛和蟲(chóng)害。這使得它成為一種極具吸引力且可持續(xù)的傳統(tǒng)材料替代品。

超級(jí)木材的科學(xué)與先進(jìn)木材材料的興起

超級(jí)木材代表了工程木材技術(shù)的重大飛躍。它的制造通常涉及許多先進(jìn)木材材料研究項(xiàng)目中常見(jiàn)的復(fù)雜兩步方法：

這種分子水平的轉(zhuǎn)變和極端致密化的方法將超級(jí)木材和類(lèi)似的先進(jìn)材料與膠合板、定向刨花板 (OSB)、膠合層壓木材 (Glulam) 和交叉層壓木材 (CLT) 等傳統(tǒng)工程木制品區(qū)分開(kāi)來(lái)。

雖然這些傳統(tǒng)產(chǎn)品增強(qiáng)了木材的建筑性能，但它們通常無(wú)法達(dá)到這些新產(chǎn)品所追求的“比鋼更堅(jiān)固”的特性。

開(kāi)發(fā)這種高強(qiáng)度致密木材是全球范圍內(nèi)一個(gè)活躍且不斷發(fā)展的研究領(lǐng)域。InventWood 在其獨(dú)特的“超級(jí)木材”技術(shù)商業(yè)化方面處于領(lǐng)先地位，而其他機(jī)構(gòu)和公司也在取得重大進(jìn)展：

這些共同的努力凸顯了全球趨勢(shì)，即最大限度地釋放木材作為 21 世紀(jì)高性能、可持續(xù)材料的潛力。

廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域

超級(jí)木材和類(lèi)似的先進(jìn)木質(zhì)材料的影響是深遠(yuǎn)的，有可能顛覆許多行業(yè)。

建筑

建筑行業(yè)將成為主要受益者。雖然傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑很常見(jiàn)，尤其是在美國(guó)住宅中，但超級(jí)木材的卓越強(qiáng)度為其在目前以鋼材為主的應(yīng)用領(lǐng)域打開(kāi)了大門(mén)。

由于鋼材強(qiáng)度高，通常用于工字鋼和H型鋼等結(jié)構(gòu)型材、建筑框架以及大型工業(yè)建筑和橋梁。

超級(jí)木材可以為這些結(jié)構(gòu)部件、外墻以及要求高強(qiáng)度和耐氣候性的商用和住宅項(xiàng)目提供更輕、更可持續(xù)的替代品。

它的使用可以帶來(lái)全新的建筑方法，特別是當(dāng)建筑商尋求經(jīng)濟(jì)和氣候適應(yīng)性解決方案并減少環(huán)境影響時(shí)。

制造業(yè)

在制造業(yè)中，超級(jí)木材的增強(qiáng)性能有望徹底改變家具制造業(yè)，不僅擁有無(wú)與倫比的耐用性，更保留了木材的天然魅力。除了家具之外，它在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用也尤為令人期待。

“超級(jí)木材”的概念已被用于制造地板、座椅和車(chē)頂?shù)容p量化車(chē)輛部件，旨在取代鋼材等較重的材料。這與汽車(chē)行業(yè)對(duì)“輕量化”的追求完美契合。

汽車(chē)工業(yè)和輕量化

“輕量化”是指減輕車(chē)輛總重量，以提高燃油效率和性能。雖然輕量化鋼材和碳纖維等材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，但超級(jí)木材提供了一個(gè)引人注目的新選擇。

由于其重量遠(yuǎn)輕于鋼材，采用這種材料可以降低車(chē)輛的油耗和制造成本。馬里蘭大學(xué)的一項(xiàng)研究探索了“超級(jí)木材”如何將車(chē)身重量減輕高達(dá)50%，并顯著降低制造能耗。

航空航天領(lǐng)域

航空航天業(yè)不斷尋求高強(qiáng)度重量比的材料，超級(jí)木材也能在其中找到重要的用途。從歷史上看，云杉和白蠟?zāi)镜饶静氖窃缙陲w機(jī)制造不可或缺的材料。

盡管木材已被金屬和復(fù)合材料大量取代，但對(duì)于某些部件，尤其是特技飛機(jī)來(lái)說(shuō)，木材仍然是首選材料，因?yàn)榕c金屬相比，木材具有承受彎曲載荷和抗疲勞的能力。

超級(jí)木材卓越的強(qiáng)度和輕便性可能預(yù)示著木材在航空航天應(yīng)用領(lǐng)域的新時(shí)代的到來(lái)。

環(huán)境影響和林業(yè)

Superwood的崛起也帶來(lái)了重要的環(huán)境考量。InventWood 強(qiáng)調(diào)以美國(guó)本土為中心的供應(yīng)鏈，從負(fù)責(zé)任管理的美國(guó)森林采購(gòu)木材，并完全在美國(guó)境內(nèi)加工。

這種方法支持當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)，并降低與進(jìn)口鋼鐵和鋁等材料相關(guān)的運(yùn)輸和供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。

公眾認(rèn)知和可持續(xù)性

木材因其美觀、親近自然和環(huán)保的特性，普遍受到公眾的積極評(píng)價(jià)。Superwood 正是基于此，解決了人們對(duì)傳統(tǒng)木材耐久性和防火性的普遍擔(dān)憂(yōu)。

Superwood 通過(guò)改造木材而不是簡(jiǎn)單地替換木材，提供了一種性能比鋼材低 90% 的碳排放量且還能充當(dāng)碳匯的材料。

此外，利用未充分利用的木材甚至廢木材來(lái)制造超級(jí)木材的能力增強(qiáng)了其可持續(xù)性。

對(duì)林業(yè)的影響

Superwood 等先進(jìn)木制品的出現(xiàn)可能會(huì)對(duì)林業(yè)產(chǎn)生積極影響。

通過(guò)利用低價(jià)值木片并推廣使用來(lái)自負(fù)責(zé)任管理的森林（例如 FSC 或 PEFC 認(rèn)證）的木材，可以潛在地減輕原始森林和熱帶硬木森林的壓力，這些森林經(jīng)常面臨森林砍伐的風(fēng)險(xiǎn)。

這與全球?qū)沙掷m(xù)建筑材料日益增長(zhǎng)的需求相一致，并支持再生林業(yè)等實(shí)踐。

可持續(xù)超級(jí)木材

InventWood 聲稱(chēng) Superwood“完全由可持續(xù)木材制成”。雖然具體的制造細(xì)節(jié)受到嚴(yán)格保密，但其核心原理涉及先前描述的化學(xué)改性和物理致密化。

它是工程木材嗎？

是的，Superwood 被歸類(lèi)為工程木產(chǎn)品。與膠合板或中密度纖維板 (MDF) 一樣，它需要對(duì)天然木材進(jìn)行加工，以獲得增強(qiáng)或特定的性能。

然而，超級(jí)木材的分子水平轉(zhuǎn)變代表著超越傳統(tǒng)工程木材的重大進(jìn)步，其強(qiáng)度和耐用性可與鋼甚至某些鈦合金等材料相媲美或優(yōu)于鋼。

未來(lái)是木制的

InventWood 的 Superwood 及其代表的更廣泛的先進(jìn)木材材料領(lǐng)域不僅僅是一種新產(chǎn)品；它標(biāo)志著我們采購(gòu)、制造和建造方式的潛在范式轉(zhuǎn)變。

通過(guò)將大自然自身設(shè)計(jì)的固有優(yōu)勢(shì)和美感與尖端科學(xué)相結(jié)合，這些材料為眾多行業(yè)提供了更強(qiáng)大、更輕、更可持續(xù)的解決方案。

隨著超級(jí)木材商業(yè)化生產(chǎn)的不斷增加，它對(duì)創(chuàng)建氣候適應(yīng)型基礎(chǔ)設(shè)施和減少我們對(duì)碳密集型材料的依賴(lài)的影響可能會(huì)產(chǎn)生真正的變革。

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