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【力美新材料】天生好“材”:绿色复合材料

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.05.28
信息摘要:
什么是绿色复合材料?这里的“绿色”并不强调颜色,而是一个泛指“资源环境友好、可再生”的概念,更多地用以描述一类生物质的植物增强纤维材料、生物…

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什么是绿色复合材料?这里的“绿色”并不强调颜色,而是一个泛指“资源环境友好、可再生”的概念,更多地用以描述一类生物质的植物增强纤维材料、生物基的合成树脂材料,以及用这些材料制备的复合材料。

先呈上一组与大众生活息息相关的图片。


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连续植物纤维增强复合材料婴儿提篮


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连续植物纤维增强复合材料箱包


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连续植物纤维增强复合材料头盔


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连续植物纤维增强复合材料吉他

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连续植物纤维增强复合材料自行车车架

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连续植物纤维增强绿色复合材料冲凉板、滑水板


      以上所展示的绿色复合材料民用产品,来自国际最大的复合材料展——法国巴黎复合材料展(JEC)。其展示的绿色复合材料产品主要以连续植物纤维增强的形式出现,用以制造板材、片材和蜂窝结构等。在某种意义上,这是一种对传统玻璃纤维增强复合材料的替代。

      植物纤维包括草纤维、非木质纤维和木质纤维等,其中非木质纤维又可以细分为韧皮纤维、树叶纤维、树籽纤维和果纤维等,而韧皮纤维中的麻纤维、竹纤维等已被复合材料工业界接受多年,通常用作复合材料的增强纤维、增强织物等。

      说到植物纤维,在中华文明历史发展的长河中,竹子在工农业和人民生活中曾扮演过非常重要的角色,而竹纤维天生就是优良的复合材料增强纤维材料,其多孔结构还赋予其独特的吸声、减振、降噪及隔热、保温等功能,适用于结构功能一体化材料的开发利用。显然,研究开发连续竹纤维增强的绿色复合材料应用技术具有浓烈的中国特色。

      在纤维生产过程中,植物纤维与玻璃纤维相比,其环境影响很小;植物纤维复合材料制品质量较轻,是一种轻量化的材料,其应用将使得运输车辆的能耗下降,排放污染量减少;同时植物纤维材料制品的可循环再生性良好。

下面让我们来看看绿色复合材料是如何进军汽车、航空领域的。已有企业研制出连续植物纤维增强的蜂窝夹芯生物质树脂基复合材料板材,并装配成为航空餐车等应用,获得了JEC“创新奖”。

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连续植物纤维增强复合材料面板的航空餐车


相对于航空复合材料制件市场的高门槛,汽车内饰领域的绿色复合材料应用已有一定的规模,这主要是非承力壁板或衬板等,这种复合材料应用还可额外提供一定的阻尼、吸声特性,是一种发挥植物纤维特色的典型应用。

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连续植物纤维无纺织物复合材料汽车内饰板

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连续植物纤维无纺织物复合材料汽车衬板

在航空领域,碳纤维增强复合材料是研究和发展的主流,主要应用于飞机的主承力和次承力结构,而玻璃纤维增强复合材料则主要应用于飞机的次承力结构及功能性的内饰结构等。然而,国际社会越来越严格的可持续发展呼声与法律法规性质的减排限制等,已迫使飞机制造商开始考虑资源、环境友好型的绿色复合材料品种新选项,并开始尝试将其应用于一些特定的飞机结构,从而拉开了航空材料技术绿色化、可持续发展的大幕。

研究开发资源环境友好型绿色材料已成为国际先进技术和环保领域的共识,而以天然竹纤维为代表的植物纤维复合材料,以其力学高性能和多功能等特点已在航空、轨道交通、汽车、建筑以及土木等领域内引起广泛关注。展望可见的未来,绿色复合材料技术的发展将会是一个渐进、创新、创意的过程,需要采取时尚设计与综合优势应用并举的发展策略。


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