Действительно ли бамбук прочнее стали? 

Популярное мнение о том, что бамбук прочнее стали, можно обнаружить на многих информационных сайтах, форумах и во множестве публикаций из соцсетей (здесь, здесь, здесь и здесь). Редакция Factcheck.kz решила проверить, действительно ли растение, широко применяющееся человечеством в том числе в строительстве, прочнее сплава железа с углеродом.

Выше или почти?

В публикации издания «Наука и жизнь» за 1999 год о постройке французским авиатором одноместного биплана (вид летательного аппарата) с использованием бамбуковой древесины говорится: «По прочности бамбук выдерживает сравнение со сталью, алюминием, бетоном и дубовой древесиной, превосходя их по легкости». Как мы видим, утверждения о превосходстве материала растительного происхождения над металлами в тексте нет, однако и эта цитата наталкивает на мысль о возможной достоверности проверяемой мысли. 

В публикации от 2022 года на сайте «Хайтек», редакция которого освещает достижения науки и техники, рассказывается о том, что канадские исследователи из Университета Британской Колумбии пришли к выводу: добавление 10% пластинированного бамбука в композит из стекловолокна повышает его способность поглощать энергию удара.

«Бамбук почти такой же прочный как сталь, но более гибкий. Благодаря своей легкости, цене и доступности, этот материал имеет большой потенциал для промышленности. До сих пор у него был только один большой недостаток», — цитирует ресурс одного из исследователей. А мы отмечаем, что учёный заявил о прочности бамбука, лишь приближающегося к прочности стали. 

Мы решили не ограничиваться поиском научпоп материалов в Сети, так как в них возможно упрощение формулировок в угоду доходчивости (и с потерей точности). 

Удельная прочность

Ключ к решению нашей задачи мы обнаружили в публикации результатов молекулярного исследования бамбуковых волокон, в рамках которого изучалась причина их высокой прочности. В описании материала (Molecular Origin of Strength and Stiffness in Bamboo Fibrils, Sina Youssefian, Nima Rahbar, Scientific Reports, 2015) говорится следующее: 

Бамбук, быстрорастущая трава, имеет более высокое соотношение прочности и веса, чем сталь и бетон. Уникальные свойства бамбука обусловлены природной сложной структурой волокон, состоящей в основном из микрофибрилл целлюлозы в матрице из переплетенных гемицеллюлозы и лигнина, называемой лигнино-углеводным комплексом (LCC). 

Таким образом, авторы говорят не о «прочности» вообще, а об удельной прочности материала. 

Согласно «Методическим указаниям к практическим занятиям и самостоятельной работе для обучающихся по направлению подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений» Московского государственного строительного университета (рецензент — доктор технических наук В.Г. Величко), «прочность (МПа, Н/мм2 , кН/см², кгс/см²) — способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил или других факторов, вызывающих в нём внутренние напряжения. Прочность оценивают пределом прочности, который условно равен напряжению, соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение материала». 

Также здесь добавляется, что «для оценки прочностной эффективности материала часто используют удельную прочность (прежнее название — коэффициент конструктивного качества), которая определяется отношением прочности к относительной плотности материала d по формуле Rуд = R/d».

В этой формуле Rуд это удельная прочность, а R предел прочности. То есть, чтобы найти показатель удельной прочности, надо показатель предела прочности разделить на плотность материала.

И эти расчёты сделали авторы публикации, которую мы обнаружили на сайте научного издательства Scientific&Academic Publishing. Учёные из Бангладеша поделились материалами исследования прочностных свойств бамбука в сравнении с другими строительными материалами (Determination of Several Properties of a Bamboo of Bangladesh, H. M. A. Mahzuz, Mushtaq Ahmed, Jotan Dutta, Rezwanul Haque Rose, Journal of Civil Engineering Research, 2013).

В таблице 7 (ниже) авторы приводят сравнение бамбука и стали по пределу прочности, в данном случае, ultimate strength (первая колонка, измеряется в МПа), плотности (вторая колонка измеряется в кг/м3) и удельной прочности.

Так вот, по пределу прочности и плотности сталь заметно превосходит бамбук. Однако удельная прочность бамбука (третья колонка) выше, чем этот показатель у стали (0,114 против 0,052). 

Таким образом, собранные нами из открытых источников данные позволяют сделать вывод о том, что утверждение «бамбук прочнее стали» некорректен и требует уточнения, так как речь здесь должна идти не о прочности вообще, но только об удельной прочности (отношении предела прочности к плотности материала). 

Вердикт: Ложь

Утверждения о прочности бамбука, якобы превосходящей сталь, не соответствуют действительности, и требуют уточнения, так как предел прочности стали заметно выше, чем у обсуждаемого растения. Что касается удельной прочности, она в проверяемых высказываниях, являясь очень специфической величиной, используемой профессионалами, не упоминается.