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2024年11月24日
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毫無疑問，上海世博會(huì)讓更多新型材料和科技有了“用武之地”。新材料和新技術(shù)不僅體現(xiàn)在場(chǎng)館建設(shè)中，還和人們的日常生活消費(fèi)息息相關(guān)。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，和人們的衣、食、住、行等相關(guān)的新材料技術(shù)有望更廣泛地應(yīng)用并更好地造福人類。
衣：蘊(yùn)含特殊功能的服裝面料
本屆世博會(huì)上各場(chǎng)館工作人員的服裝讓參觀者大飽眼福，還蘊(yùn)含有先進(jìn)科技和特殊功能，讓人看到了高科技服裝面料的“親民性”，同時(shí)，舊衣服還能得到環(huán)保低碳的“歸宿”。
由于世博會(huì)舉辦期間跨越多個(gè)季節(jié)，天氣變化多端，所以志愿者的服裝也特意做了針對(duì)性的設(shè)計(jì)：袖可以隨意更改長(zhǎng)短，褲長(zhǎng)也可“伸縮”自如。此外，在服裝的防雨抗風(fēng)御寒等功能方面也進(jìn)行了強(qiáng)化，志愿者服裝的面料還具有瞬時(shí)降溫的效果，當(dāng)面料接觸皮膚后可以產(chǎn)生降低溫度1-2℃的瞬間冰涼感，如果是在長(zhǎng)時(shí)間的日光照射下，產(chǎn)生的涼感溫差可達(dá)3-5℃。這套服裝采用白色和綠色的色彩搭配，體現(xiàn)了和諧、潔凈與創(chuàng)新的主題。
特步為世博會(huì)園區(qū)志愿者提供了8萬套專用服裝，在面料選材上，使用天然、環(huán)保的棉質(zhì)材料；制作工藝上，運(yùn)用具有高科技含量的編織技術(shù)，達(dá)到了服裝美觀度與舒適度的雙優(yōu)要求。
世博瑞典館工作人員制服的面料是有機(jī)棉、有機(jī)亞麻和可回收聚酯材料，非常環(huán)保。
德國館工作人員的制服全部采用一種可回收的特種滌綸纖維制成，可以降解。在世博會(huì)結(jié)束后可以埋入地下分解用作肥料，就連染料和紐扣也不會(huì)在降解過程中產(chǎn)生污染。
在日本產(chǎn)業(yè)館，服務(wù)人員所穿的和服均采用可回收的新型面料，這種面料由耐熱生物塑料纖維和京都傳統(tǒng)真絲織物“丹后縐綢”交織而成。世博會(huì)結(jié)束后，這些制服都將隨日本產(chǎn)業(yè)館其他設(shè)施一起被運(yùn)回日本，經(jīng)循環(huán)回收再利用系統(tǒng)進(jìn)行加工再生產(chǎn)。
食：綠色環(huán)保新奇的餐飲
新材料在上海世博會(huì)的應(yīng)用，不僅直接為游客的生活帶來便利、還能讓人很直觀地感受新材料和科技的魅力——比如直飲水、生物質(zhì)餐具、能當(dāng)點(diǎn)心吃的筷子、能解決糧食問題的超級(jí)水稻、能培育超大果蔬的太空種子等等。
上海世博會(huì)期間，游客不能攜帶飲料和水入園，而是由世博會(huì)組織者為游客免費(fèi)提供直飲水。免費(fèi)飲水點(diǎn)的設(shè)置一方面滿足了游客的飲水需求，另一方面也能讓游客體驗(yàn)更為環(huán)保的飲水方式。這種直飲水設(shè)備是由同濟(jì)大學(xué)等單位研制的膜生物反應(yīng)器，其核心部件PVC膜是一根根酷似面條的淡黃色空心塑料管。據(jù)介紹，每一根“面條”的過濾孔徑只有0.01微米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的萬分之一，水分子可以通過，其他大分子污染物則被截留，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。
世博園區(qū)供水管道的源水由浦東臨江水廠及浦西南市水廠供應(yīng)，兩水廠均采用臭氧活性炭深度處理工藝，以保證出廠水水質(zhì)良好。而世博園區(qū)內(nèi)的直飲水設(shè)備則通過超濾膜起到終端凈化的作用，徹底濾除自來水在管道輸送過程中的二次污染。
世博會(huì)期間的一次性餐具，如杯子、托盤，包裝盒等包裝材料，不是使用傳統(tǒng)塑料，而是用生物質(zhì)材料——“玉米塑料”制成，就連世博會(huì)上使用的路牌、胸卡、磁卡等也是由源于玉米的聚乳酸材料制成，彰顯了綠色理念。據(jù)了解，這種全新的生物質(zhì)材料是將玉米等農(nóng)作物通過生物發(fā)酵技術(shù)制備得到的一種聚乳酸材料，走的是一條從農(nóng)作物到乳酸、聚乳酸、聚乳酸制品、再到自然降解的循環(huán)鏈。采用聚乳酸制備工藝，性價(jià)比高，既安全又能保證產(chǎn)量，用完的廢棄杯子或包裝盒將一并填埋進(jìn)行自然降解，可循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境無污染。
在最佳實(shí)踐區(qū)倫敦零碳館附設(shè)的零碳餐廳，顧客在品嘗佳肴的同時(shí)，還能體驗(yàn)零碳理念。比如，零碳餐廳里的椅子用自來水水管拗成，桌子用舊輪胎拼接起來，飲料瓶則被做成吊頂、地?zé)簟⑾灎T臺(tái)等小裝飾。筷子其實(shí)是長(zhǎng)條的巧克力餅干，飯后可以當(dāng)甜點(diǎn)吃掉，省下了洗筷子所花費(fèi)掉的水，也節(jié)省了一次性筷子要消耗的木材。餐廳所提供的食品，不少是有機(jī)食品。餐廚垃圾則被收集起來，進(jìn)行廚余垃圾的生物發(fā)電。據(jù)說，到了夏天，零碳餐廳還將供應(yīng)用“冰杯”盛放的雞尾酒，喝完酒，杯子也可以吃掉。
在上海世博會(huì)中國館“希望大地”展區(qū)，一片青青的稻田被安置在密閉的玻璃箱柜里，高及膝蓋的水稻種在白色的橢圓形花盆中，全天都有白熾燈光呵護(hù)，盆里有人工放置的營(yíng)養(yǎng)土，從表面來看，其養(yǎng)殖條件與盆栽鮮花似乎沒什么兩樣。這一超級(jí)水稻是袁隆平教授從其雜交水稻工程技術(shù)研究中心培育到一定時(shí)期后，直接空運(yùn)到上海世博會(huì)的，畝產(chǎn)將達(dá)800公斤左右，而現(xiàn)在通常的雜交水稻平均畝產(chǎn)不過450公斤。在中國館內(nèi)成功實(shí)驗(yàn)的家庭培育超級(jí)水稻的新技術(shù)，未來也能成功量產(chǎn)，屆時(shí)農(nóng)民可以不靠天吃飯，旱澇保收，因?yàn)樵诩揖湍芊N植水稻了。
位于浦西園區(qū)D片區(qū)的太空家園館里，有一個(gè)“太空育種”展區(qū)。地球上的種子被帶到太空后再返回，經(jīng)歷了強(qiáng)輻射、高升空和微重力，會(huì)產(chǎn)生變異，再通過幾代的培育，其性能會(huì)非常優(yōu)良，培育出來的蔬果個(gè)頭大、外形美、抗病毒，營(yíng)養(yǎng)成分也要高許多。一米多長(zhǎng)的西葫蘆、像足球般的茄子、碗口大的番茄……由于航天育種技術(shù)和人類直接相關(guān)，未來太空種子培育出來的太空食品將有望進(jìn)入尋常百姓家。
住：大顯身手的建筑材料
縱觀歷史上的世博場(chǎng)館，實(shí)現(xiàn)形式都離不開建筑材料。世博館中使用的材料要達(dá)到3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即3R原則，降低資源消耗（Reduce）、材料是可重復(fù)使用的（Reuse）、循環(huán)使用（Recycles）。
穿行在世博園區(qū)，新材料的應(yīng)用無所不在。在場(chǎng)館建設(shè)中，中國自主研發(fā)的新材料紛紛亮相：智能溫控玻璃鍍膜，用在建筑物的玻璃上能實(shí)現(xiàn)冷熱智能調(diào)節(jié)，保證建筑物隔熱效果；自保溫節(jié)能墻體材料，將淤泥燒結(jié)成磚，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，可使建筑外墻隨室外環(huán)境變化而變化；隔熱保溫板，具有耐久性能和高熱阻值，能減少溫室氣體和其他污染氣體的排放……
中國國家館的外立面是由多種紅色組合而成的“中國紅”板，使用的是無放射、無污染的國產(chǎn)高性能氟碳涂料，其作用是能夠在白晝陽光折射、夜間燈光投射及不同視覺高度等條件下，形成統(tǒng)一的具有沉穩(wěn)和經(jīng)典視覺效果的紅色，而且，其顏色生命期長(zhǎng)達(dá)15～20年。同時(shí)，外墻采用保溫隔熱的聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料和保溫隔熱涂料，讓中國館的建筑能耗比傳統(tǒng)模式至少降低了25%。
被稱為“陽光谷”的世博軸頂棚是長(zhǎng)約800米、寬約90米的白色巨型大跨索膜結(jié)構(gòu)，總展開面積達(dá)7萬平方米，每片膜單片面積1800平方米，在世界上獨(dú)樹一幟。通過科技攻關(guān)，科研人員解決了膜材料安全系數(shù)的取值、風(fēng)荷載取值和計(jì)算方法等難題，實(shí)現(xiàn)了世界上規(guī)模最大的張拉式索膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工。據(jù)悉，“陽光谷”的設(shè)計(jì)施工創(chuàng)出世界第一，頂棚膜結(jié)構(gòu)為世界最大，在國內(nèi)首次采用了具有自潔功能的加強(qiáng)型PTFE（聚四氟乙烯）碳素纖維材料，膜材料厚度雖然僅為1毫米，但強(qiáng)度高，設(shè)計(jì)張力達(dá)到5噸/平方米，具有難燃、防紫外線、抗風(fēng)化、高反射等特點(diǎn)，使用壽命可超過100年。膜結(jié)構(gòu)的碳素纖維材料大多來自進(jìn)口，也有部分國產(chǎn)。為避免玻璃掉落造成人員傷害，其環(huán)狀玻璃幕墻的兩層玻璃之間夾入了聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠片，即使玻璃破碎其碎片也會(huì)與PVB膠片粘在一起。此外，透明玻璃與金屬架連接處采用了高性能硅橡膠和化學(xué)黏合劑。
建筑保溫中少不了聚氨酯隔熱保溫材料。由中石化、中石油和中海油聯(lián)合建設(shè)的石油館，其建筑外表皮由聚碳酸酯（PC）板材加工成管道單元，經(jīng)縱橫交錯(cuò)“編織”而成，面積達(dá)3600平方米，是國內(nèi)首創(chuàng)采用如此大面積的異形PC板材作為建筑外表皮。據(jù)了解，PC板材具有很高的透光率及質(zhì)量輕、抗沖擊、隔熱、防結(jié)露、節(jié)能等特點(diǎn)，與相同厚度的傳統(tǒng)板材相比，可節(jié)省25%的能源。由于與建筑同壽命的PC“外衣”和建筑物外墻之間留有空隙，形成了保溫隔熱的空氣夾層，是極佳的遮陽板，既美觀又實(shí)用。另外，由于石油館設(shè)立了4D影院，設(shè)計(jì)方在減振降噪方面，采用水性多功能阻尼涂料。這種涂料以水為溶劑，不污染環(huán)境，阻尼性能好，可以在較寬溫度/頻率范圍內(nèi)發(fā)揮減振、降噪、消聲和隔聲作用。
上海企業(yè)聯(lián)合館的外圍立面材料也采用聚碳酸酯透明塑料管，將各種技術(shù)設(shè)備管線容納其中，共同構(gòu)成建筑虛幻隱約的外立面……
中國航空館建筑蘊(yùn)含著綠色和環(huán)保的理念，造型通過空間不規(guī)則的網(wǎng)殼和覆蓋的膜來實(shí)現(xiàn)，需要非常精準(zhǔn)的鋼結(jié)構(gòu)加工和膜的剪裁。其表面的聚氯乙烯（PVC）膜厚度僅為0.7毫米，卻足以承受一個(gè)正常成人的體重。這種PVC膜表面還有一層二氧化鈦光觸媒的涂層，這種涂層在氧化反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生超親水現(xiàn)象，使表面不易附著臟物，從而提高了抗污性。二氧化鈦光觸媒能夠吸收紫外光，可延長(zhǎng)膜的使用壽命。另外，光觸媒還能釋放負(fù)氧離子，對(duì)一氧化碳、碳?xì)浠衔锏扔袕?qiáng)大的氧化作用，使之變成二氧化碳和水，從而凈化了空氣。
世博會(huì)山西館外形設(shè)計(jì)以體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念材料——粉煤灰加氣砌塊為主材，提供該材料的是近年來在循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面走在全國鋼鐵企業(yè)前面的太鋼集團(tuán)。粉煤灰加氣混凝土砌塊取材于工業(yè)廢料，屬微孔結(jié)構(gòu)，具有重量輕、保溫隔熱性能好的優(yōu)點(diǎn)，是國家大力倡導(dǎo)的低碳節(jié)能型建筑材料，也是太鋼走循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路變廢為寶的項(xiàng)目之一。
行：神奇“外衣”鋪就的道路
上海世博園區(qū)的道路會(huì)呼吸、會(huì)透水，行車不會(huì)打滑，也沒有水霧和濺水。這得益于世博園區(qū)道路有一層神奇“外衣”。
據(jù)了解，這種神奇“外衣”就是新型的透水瀝青混凝土，也叫排水性混凝土。它比普通的瀝青混凝土孔隙率提高了15%，能使雨水通過該層內(nèi)部的連通空隙沿路面橫坡排出路外，而不至于在道路表面形成水膜和徑流，排水能力比普通瀝青路面提高4-5倍。同時(shí)，比普通路面降低噪音3-5分貝，抗變形能力提高1.5-4倍，比普通的高速公路路面更經(jīng)久耐用。
由上海城建第一市政負(fù)責(zé)施工的世博園浦東園區(qū)的11條道路，總長(zhǎng)約10公里，總面積達(dá)18.8萬平方米，共需攤鋪瀝青混合料達(dá)7萬噸。這種新材料綜合成本比一般瀝青鋪裝高10%左右，如果大規(guī)模應(yīng)用成本會(huì)有所降低。透水瀝青混凝土將成為城市市政道路“升級(jí)版”選材。
上海世博園區(qū)的道路建設(shè)不僅應(yīng)用了這一項(xiàng)新材料。根據(jù)上海市市政工程管理處、上海市市政規(guī)劃研究院共同編制完成的《世博園區(qū)道路新技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》，在世博園區(qū)道路新技術(shù)推廣應(yīng)用過程中，選擇安全舒適、經(jīng)濟(jì)適用、生態(tài)環(huán)保、美觀大方的道路系統(tǒng)技術(shù)方案。
該方案提供了17類新材料和技術(shù)，具體包括：SBS改性瀝青、纖維材料、SMA路面、舊路路面（水泥、瀝青）再生利用、水泥穩(wěn)定碎石基層、柔性基層瀝青路面、碾壓灰渣混凝土基層材料、綠色混凝土、排水降噪路面、生態(tài)環(huán)保透水路面、彩色路面、生活垃圾焚燒爐渣集料路面磚、廢舊輪胎橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)、彈性鋪面、一體化的側(cè)平石、新穎復(fù)合材料井蓋和再生材料制成的道路護(hù)欄等。
