世界最硬木材比钢还硬,你相信了吗?

浏览次数:1245 发布日期:2021-09-21

据说“植物王国”有一种树叫“铁桦树”,可硬可硬了,子弹打在这种木材头上,就象打在厚钢板上。这种说法流传了多年,然后,被转发,被再创作,再转发……便越传越神奇了。

比如:铁桦树还有一些奇妙的特性,……一放到水里就往下沉;

还有:价格比黄金还贵,现在却已濒临灭亡。

甚至于:如果人类能够掌握快速培育铁桦树的方法,那么还可以用于军事工业上,甚至可以改变人类的未来。

然后,铁桦树以“比钢铁还要硬的树”的身份进了“百科”,进了小学生六年级的阅读清单。


相信了难以置信的钢铁树


一、这到底是一种什么树

这种树由于成熟林蓄积量低,一直没有作为主要的商品材树种,在销售中归类为硬杂木,在木材工业的相关资料上很少提及。系列研究[1、2]表明,它叫赛黑桦(Betula schmidtii),又称辽东桦,“铁桦树”是一个俗称。也就是说,这种树属于桦木科(Betulaceae)桦木属(Betula)的树种,与白桦(B. platyphylla)同属。

而且,随着东北林区树种资源的结构性调整,赛黑桦的采伐量逐年增加。

白桦林            铁桦树

二、不是硬度最大的木材

文献[2]表明,赛黑桦(铁桦木)的硬度为:径面8042.22N,弦面7794.17N,端面8778.85N。和东北比较硬的辽东栎(壳斗科麻栎属)比较,辽东栎端面硬度(9560N)更高,麻栎属有些产地的栓皮栎也比它高;而壳斗科青冈栎属如高山栎等三个面的硬度都更高。

想像一下它最硬


比较范围大一点点,西南地区椴树科蚬木属的蚬木和无患子科的荔枝,三个面的硬度都在5位数。

如果范围再大,和世界上的桑科的蛇桑木、蒺藜科的愈疮木等比较,根本就不在一个层面上。

事实上,木材按端面硬度可分为五级,其中,硬(7001-10000),甚硬(大于10000)。可见赛黑桦(铁桦木)的硬度还算不错,属于“硬”,但它在世界上不是最硬的,在中国也不是最硬的,甚至在东北也不是最硬的。

此外,木材的硬度和密度具有显著相关性,也就是说,密度越大的木材,通常硬度越大。赛黑桦(铁桦木)的气干密度0. 904 g/cm3,与其在硬度排行榜中所处位置也是相对应的。值得注意的是,铁桦木也并不在“入水即沉”的大名单里。


三、没法和钢铁比硬度

木材和钢材用的是不同的硬度试验方法。木材用的是一种改进的布氏硬度法。两者没有可比性,如果不考虑试验条件的影响,硬要估算一下的话,通常钢的硬度应该是最硬木材的2倍以上。

谁是谁的两倍硬


其实,如果非要比个高低,可以采用划痕硬度。很简单,拿木锲在钢板上划痕,拿钢钉在木板上划痕,看谁被划出痕了。大多数素面木材用手指甲就能划出痕(指甲莫氏硬度2.5,普通钢铁为4-5)。也可以用牙齿(莫氏硬度6.5左右)咬咬看,如果咬不出痕则显然比钢还硬。

不如咬咬比黄金更贵的铁桦木


四、再说说“子弹不入”

   硬度的问题应该说清楚了,千万别又扯到什么抗压、抗弯强度和弹性模量之类,这些指标和硬不硬没什么关系,和子弹也不相干。如果真要深究,子弹打不打得进,除了和硬度有关,还和冲击韧性有关。想想防弹衣是怎么回事就知道了。冲击韧性反映了材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力,也就是韧性与脆性的问题。应该说,和许多别的材料相比,木材的冲击韧性是不错的。

  从文献[2]可以看出,赛黑桦的冲击韧性(弦向) 153. 71 kJ·mm-2(注:文献单位有误,应该是kJ·m-2,否则数值差了106倍了)。这个冲击韧性值确实比较高,但和别的木材相比,也不是最高的,有些刺槐就比它高。而壳斗科青冈栎属的很多种木材无论是硬度还是冲击韧性都比“铁桦木”高。

  我们无法知道这“子弹不入”的试验是谁在什么时候做的,这子弹是什么弹,那枪离树有多远,角度多少,会不会是“强弩之末”。我们不讨论子弹能不能穿透钢板,也不讨论能不能穿透木板,更不必讨论能不能穿透一棵树。因为,无论是“铁桦树”还是“铁桦木”,无论是硬度,还是冲击韧性,它不过是树木大众中的普通一员。

子弹和板谁更无语


参考文献:

 1. 戚继忠,孙耀星,张立平, 2009.南京林业大学学报.6:132-134

 2. 孙耀星, 戚继忠, 杨庚, 庞久寅, 杜凤国. 2012. 赛黑桦的构造特征和物理力学性质. 林业科学, 48(2): 180-186.



来源: 林大木鉴网(作者:林大木广)