切个牛排居然火遍全网？因为这里，藏着可替代钢铁的新技术

一张普普通通的切个全网切牛排GIF图，怎么就火了？

关键，牛排就在切牛排的居然技术阿姨令人垂涎身体下册那把刀上。

只要把图中的火遍画面再放大一点，就能发现，替代切牛排的钢铁这把刀和一旁的叉子材质并不一样——没错，它是切个全网用木头做的。

这把锋利程度可以媲美牛排刀的牛排“木刀”，是居然技术马里兰大学李腾课题组最新发表在《硬木材料为钢和塑料的可再生替代品》杂志上的研究成果。除了“木刀”，火遍他们还用这种硬化后的替代木材制成了钉子，可以直接钉穿3块5毫米厚的钢铁阿姨令人垂涎身体下册木板。

木材硬化，切个全网并不新鲜

尽管“木刀”“木钉子”噱头很足，牛排但“木材硬化”并不是居然技术什么新鲜事。

在网页搜索“用木材替代钢铁”，能找到的词条，至少可以追溯到2017年。

比方说，日本的一些汽车供应商在制造轻型车的过程中，就已经开始考虑用木浆制成的材料来替代汽车中的部分部件。日本丰田汽车的最大供应商就在研究一种通过木浆纤维分解的“纤维素纳米纤维”，据说，这种材料的强硬度可以达到钢铁的5倍以上。

2018年，马里兰大学李腾课题组在Nature上也发表了相关成果，说他们能通过一种新型的密实化处理工艺，让天然木材的强度比之前提高11倍、密度提高3倍，使它们各方面的属性超过市面上大部分金属和合金材料。

李腾

2019年，同样是马里兰大学，学校的另一个研究团队通过在特制溶液中煮沸木材的形式对特定的木料进行硬化。他们声称，用这种方法处理木料，在硬化的同时可以对木材进行批量处理，处理好之后拿它去挡子弹都没有问题。

木材硬化的新突破

这次，李腾课题组带来的“木刀”“木钉子”，看起来是之前技术的再升级。

木材中的主要物质是纤维素、半纤维素和木质素。但其中能作为坚固材料使用的纤维素只占40%～50%。想提升木材的硬度，关键就在于怎么减少木材里非纤维素的部分。

为了达成这个目的，他们准备了三个步骤：

首先，把原始的木材浸泡在混合氢氧化钠和亚硫酸钠的水基溶液里，通过加热，让木材在这种溶液中煮沸一段时间，然后用去离子水把木材上残留的化学物质冲洗干净。这样，就去除了木材里的大部分木质素。处理后的木材也变得柔软、有弹性。

其次，他们会挤出木材中的水分，对它进行热压干燥。这个时候，木材中原来的细胞壁会完全塌陷，有用的纤维素反而会在挤压过程中重新密集排列，从而形成其想要的致密的材料结构。

最后，只要把处理好的木材在食品级矿物油里浸泡48小时，让木材表面具有防水性，就可以把它加工成所需要的各种形状了。

李腾课题组称，经过这个新方法处理的木材，其硬度，能达到钢铁材料的23倍。

木材替代钢铁，似乎又前进了一大步。

替代钢铁，并不简单

不过，想全方位地用木材替代钢铁，并不简单。

人们想用其他材料替代钢铁，不外乎几个考虑，比如，钢铁资源储量问题、钢铁材料的开采、加工所带来的污染问题等等。而在“以木代钢”概念出现之前，“以塑代钢”一度是材料领域的主流，各类技术上的创新层出不穷......

但我们必须明白，“代钢”并不仅仅包含技术，能不能成，还得看产业链条。

“前瞻经济学人”曾对2018年我国改性塑料行业的发展状况和市场格局做了统计分析。

尽管国外的“以塑代钢”概念很火，但2018年，我国国内改性塑料生产企业的总数超过3000家，多数年产量不足3000吨，过万吨的都很少。

受技术、规模、产业链等因素的影响，2018年国内企业在改性塑料市场的占有率仅为30%。国内的塑钢使用比例也仅有30%，远达不到世界平均水平——50%。

而这一年，我国发展“以塑代钢”已经接近30年。

从技术角度来说，用硬化木材替代钢铁，不失为一个备选。

但以木代钢过程中是否会造成木材的巨大浪费？是否会对森林资源、环境问题产生新的冲击？这种硬化木材的性价比真的能和钢材进行竞争吗？……

这些，仍需要时间来给我们答案。

《我是科学人》纪录片由剑南春特约赞助。