要建立可持續發展的未來,綠色和低碳建築是重要關鍵。由香港城市大學(香港城大)團隊研發的「Super BambooTM(超級竹)」,通過加工改良竹子的特性,令竹子成為比工業用鋼材料、鈦合金更強韌的物料,而且製造過程沒有使用甲醛、有毒膠水等化學物,亦不會產生溫室氣體,有望用於建築、裝修、家具,甚至汽車和航天等領域,為構建更宜居的未來城市作出貢獻。
項目來自香港城大研究團隊、2021年成立的「超竹有限公司(Super Bamboo Limited)」,公司聯合創辦人包括時任的機械工程學系陸洋教授、客座助理教授范蓉博士及研究助理王家鴻(Andy),而Andy亦擔任了超竹的行政總裁。公司先後獲得香港城大HK Tech 300的10萬元種子基金及100萬元天使投資,並成功入選香港科學園「創科培育計劃」。
項目不但在2021年獲得日內瓦國際發明展金獎,亦在美國和香港獲得專利。
改變竹片結構 比鋼鐵鈦合金強韌
要了解Super Bamboo的生產原理,就要先了解竹材料的化學成分:纖維素(約45%)、半纖維素(約24%)和木質素(約26%),當中強度最高的是纖維素,半纖維素和木質素的強度較低。研究團隊發現只要改變其顯微結構,將竹子內纖維素的比例提高,強度就可相應提高。
研究團隊以毛竹(Moso Bamboo)為基礎材料,並對竹子進行加工,首先將竹片浸在加熱至攝氏90度的鹼性液體內,以溶解強度相對較弱的半纖維素和木質素,留下強度最高的纖維素成分,期後將竹片放入金屬模具內,用熱壓技術加壓成型,擠壓掉竹片內的小孔,令竹片厚度減少約七成,但密度卻大幅提高,最終製作出較工業用鋼材料和鈦合金更強韌的Super BambooTM。
超竹的材料研究員吳雨桐博士表示Super BambooTM 比一般的竹材料強度高出三倍,她解釋說:「我們產品的『強度重量比』約350MPa/(g/cm3),若與各種材料的強度重量比作為比較,可見均高於未加工的天然竹片約100MPa/(g/cm3)、鋁合金約200MPa/(g/cm3)、鈦合金則約250MPa/(g/cm3)。」
零膠水、無甲醛、易種植 比傳統建材更環保
超竹的產品可為現今的建築材料提供了更環保的創新方案。Andy指出,竹子生長期只需四至五年,有別成長周期長達數十年的一般樹木,使用竹子為原材料可避免取材時過度砍伐樹林,而破壞生態環境。
他補充說:「我們是目前唯一使用零膠水的竹材料公司。傳統建材一般要用膠水將本身是圓形的原料竹子加工,才能變成更實用的矩形竹材,但這些膠水會增加碳排放、釋放有毒甲醛,也難以回收和達至生物降解。」Super BambooTM不僅是天然環保、百分百可生物降解,而且性能也很強,能夠滿足市場對低碳、可持續發展而且高性能材料的需求。
HK Tech 300助科研成果商品化
超竹的創辦人均是研究人員出身,Andy也直言在公司成立初期並無從商經驗。他說:「對商業市場認識不足,往往是不少科研團隊成立初創的重大挑戰。通過參加HK Tech 300,我們有機會隨計劃前往馬來西亞,與東南亞地區的初創交流及尋找商機,並與市場接軌。」
Andy表示,得到HK Tech 300創業導師、香港工業總會名譽會長鍾志平博士的引領,協助他們擴展了重要的業界網絡、掌握建築業的趨勢,推動其研究更為緊貼市場需要。
首階段生產地板 未來積極發展汽車和航空領域的應用
團隊期望超竹的科研成果可達至產業化,估計在建築、裝修、家具等行業的需求最大,首階段會將Super BambooTM製成地板等產品,也積極開拓汽車及航空領域等商機,為不同業界提供低成本、低碳和更環保的材料方案。
團隊未來會研究擴大產品的尺寸和改良研發技術,使Super BambooTM成為可量產的建築材料,相信內地和東南亞的建造業發展有龐大的空間和需求,具良好市場潛力,並希望可在大灣區設廠生產和投入應用,推動這項可用於綠色建材的嶄新科研技術。
2024年11月