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   世界人口越来越多,城市越变越大,我们的生活方式将不得不越来越“高层化”。上海产品设计大卫逊可以预料到,未来的摩天大楼很可能要用常规建筑材料:生产能耗很大的钢筋和水泥。当然了,也可能使用一些目前实验室里刚研制的新材料,也许是石墨烯——一种备受欢迎的碳材料,力学强度是等质量钢的100倍以上;也许是其他超强的纳米材料。

     但是,还有一种可能:摩天大楼是用木头盖起来的。

   大卫逊上海产品设计觉得,木头是最古老的工程结构材料,它容易获取,用起来也没什么浪费,如果砍伐得当,也是可再生、可持续的资源。随着社会进步,高层建筑兴起,木材因其支撑强度有限,使用率逐渐下降。近年来,情况悄悄发生了变化。以木材为基础的材料又开始用于高层建筑上。

    把针叶林木材一端做成锯齿形结构,互相插接,再用胶水加固,既轻巧又坚固,这种材料在建筑领域掀起了应用高潮。澳大利亚墨尔本维多利亚港有一座10层高的建筑叫福泰大厦,2012年建成,就是用木材建成的公寓楼,也是世界上最高的木质结构建筑。不过,这个纪录很快就要被打破。坐落在挪威卑尔根市的一栋高49米的14层居民楼,也是木材建的。

    美国一家著名的建筑公司研究认为,用木头为主要材料建造一幢125米高的摩天大楼,在技术上完全可行,木头之外只要辅以高强度的水泥连接即可。经测算,这种建筑的能耗和温室气体排放量(碳足迹)只是钢筋混凝土建筑的25%~40%。

    产品设计公司知道,摩天大楼越来越垂青木材,说怪也不怪,我们姑且称这样的大楼为“摩天木楼”吧。2014年3月,美国农业部联合一家木材加工设备公司宣布,将投资200万美元(约1200万人民币)重奖探索让“摩天木楼”“长命百岁”的方法,为未来建造“摩天木楼”奠定理论基础。

   重赏之下必有奇才。英国剑桥大学的植物生物化学家鲍尔·杜普利考虑,可以充分利用植物体内的抗压结构。细胞外层的刚性细胞壁为植物提供了足够的力学强度,但在分子层面上,这个力学强度来自何处,人们所知寥寥。我们虽然知道细胞壁里有纤维素、木质素和各种多糖分子,可这些成分如何组装起来才能获得最高的力学强度?杜普利觉得要找到“摩天木楼”长久于世的方法,切入点就在这里。

   杜普利和建筑师以及高分子专家组成的团队已获得了一笔资助,开展细胞壁分子结构的研究。他们用不同树种的木材制成样品,放入磁共振仪内,测定样品内的化学分子结构。他们的短期目标是找到几种高分子物质,希望它们注入木材后能起到加固作用;长期目标是希望破译细胞壁分子结构的信息,从而进一步从遗传角度设计出强度更高、可用作建造“摩天木楼”的树木新品种。

   除了建筑,木材在其他领域也大有用武之地。木材及其衍生品可用于生产生物燃料,也有人设想将其做成柔软又便宜的纸制品,替代硅制造电子产品——或许未来的电脑将拥有纸做的芯片。看来,所谓传统与未来或许只有一步之遥。只要有21世纪的知识与眼光就不难推测,传统材料经过一番改造就能变身为未来的材料。

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