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日本研發新木材技術 防火性能媲美鋼骨、耐6強地震

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受到全球氣候暖化影響,各國近年積極推動減碳政策,也開始尋找更加環保、永續的建築材料。日本就掀起一股木材復興風潮,透過嶄新的木材加工與複合材料技術,讓木頭不再只是傳統建築中的建材,從高樓大廈到汽車零件,甚至是人造衛星,都開始出現木材的身影。過去普遍認為鋼鐵、金屬和塑膠才能打造堅固耐用的產品,如今日本卻利用木材技術,突破這項限制不僅降低對高碳排材料的依賴,也為減碳與永續發展開闢新方向,這場「木材革命」將改變我們對木頭的想像。

日本東京的日本橋地區,一棟用木材當作建築結構骨架的大樓正在拔地而起。這棟有84公尺高、足足有18層樓的建築,是目前日本國內最高的木造大廈,整棟建築預計使用4400棵圓形巨木來製作,而建築的梁與柱都利用日本國產的杉木與落葉松來建造。

木造建築工程負責人說明,「這裡就是建築的大廳,天花板用的建材是木材。」

日本國土有三分之二都由森林覆蓋,長年以來一直在摸索木材的運用方式,但在木頭硬度不夠與大量運用木材的高成本問題,運用範圍始終難以擴展。如今在木材技術革新下,將這種傳統建材轉化為兼顧減碳、高強度與防火性能的高科技綠色用材。

木造建築工程負責人指說道,「為什麼要用這麼大的木材呢?這樣的柱子具有耐燒3小時的特性。」

製作成建材的承重柱子分為3層構造,最外層的木材是燃燒後會變成木炭的隔熱層;中間層則是利用石膏來吸收火的高溫,防止大火燒到最裡層的木材。以這樣的構造所做成的木頭柱子防火性能媲美鋼骨,就算1000℃的大火高溫也無法將木材全部燒毀。

另外,藉著CLT「多層次實木結構積材工法」,將木頭以一層橫向、一層直向的層層相疊,並且上膠壓製固定後,就成了耐震度能抵抗震度6強地震的建材。加上木頭本就有增加減碳量的特性,能比鋼骨減少排碳量3成,讓木材成了目前最佳的環保建材;就連日本中央政府都提供最高3億日圓的補助,鼓勵建商蓋木造建築。

而木材還有一個特性,就是能夠承受巨大的衝撞力,因此有汽車生產商也利用這個特性,將木材用來製作汽車零件。

豐田紡織材料技術研發部職員鬼頭雅征說明,「這一部汽車就是用木材製作的車,引擎蓋是100%用木頭做的零件,車子內裝也使用木頭。」

從儀錶板、內裝,到用木材萃取出的「纖維素奈米纖維」所做成的輪胎輪圈,全都由木材製作。過去的技術必須將「纖維素奈米纖維」混合塑膠,才能做成車輛零件,但承受衝擊的耐撞力還是很脆弱,經過與大學的研究機構合作後,不只提高耐撞力,還能減少使用混合塑膠約3成,有望在未來取代塑膠製品。

豐田紡織材料技術研發部職員鬼頭雅征說明,「用在車輛上的塑膠,有時會以天然礦物製作,也有從國外管道進口的物品製作,一旦進口停止了,就有導致我們車輛產線停止的風險,未來如果國產木材材料能夠供應,就能夠規避這種風險。」

而用木材萃取出的「纖維素奈米纖維」還能用在太空產業上。今(2026)年5月就有成功發射的人造衛星,利用這種纖維製作機殼,將會在太空中進行機體真空耐久性的試驗。一旦能真正應用在太空產業中,未來將能解決太空垃圾的問題。

製紙企業開發企劃部職員柏田祥策回應,「目前提到火箭或人造衛星等理所當然都是用金屬製造,在這個世界中還沒有過要用木材,甚至是100%木材去製作這些的發想,對自然環境來說這不是有害物質,因為一言以蔽之,這就是夢幻素材。」

不過,儘管木材能應用在多方產業上,也有木料缺乏的問題。東京大學研究所教授藏治光一郎指出,一旦要利用杉樹、落葉松仍然無法大量供應,這也造成木材價格高漲、加工手續費昂貴的情況,如果不改革整個林業的產業鏈,恐怕仍難以將這種環保又能減少碳排的木材應用到各個產業。

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