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天然纤维复合材料推广的荆棘之路
发布时间:2019-10-21   浏览次数:58

近几年来,许多复合材料领域的科研人员都对天然复合材料的研究产生了浓厚的兴趣,尤其是如何用天然纤维代替玻璃纤维以及碳纤维。然后天然纤维复合材料现如今依然处于采纳的早期阶段,并面临着诸如兼容性和局域性等一些障碍,从而影响它的大面积应用。

我们知道剑麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维等天然纤维能够有效增强复合材料,且从麻类植物的分布来看,我国的麻资源十分丰富,如何有效提高其应用效率和附加值,不仅对绿色复合材料有巨大的推动作用,对我国麻纺织行业的技术进步、结构调整、效益增加都将有很大的推动作用,具有相当广阔的应用前景市场。但现实的数据告诉我们,天然纤维复合材料的应用市场并不如我们想象中那样美好。2018年天然纤维的成交额总计为43亿美元,2010~2018年的复合年增长率为3.3%,这组数据表明天然纤维复合材料难以在现实中广泛普及。

其应用推广受阻可能有以下几点原因:

优势不易被发现

与其无机对应物和玻璃纤维相比,天然纤维增强材料拥有许多优势,如,低密度,可生物降解,可再生,能够提供良好的隔热隔声性能等。但是这些优势都是并不能够使得其在功能上有绝对优势。必须在严格要求绿色,环保的行业才能凸显这些优势,这也是为什么汽车行业处于采用天然纤维的最前沿。

天然纤维增强材料与当前生产方法之间的低兼容性

天然纤维增强材料的亲水性与工业现阶段使用的疏水树脂系统不相容,并且它的低耐热性质限制了与热塑性基体材料的相容性。并且它们的表面官能团与现有树脂体系中的官能团之间的不相容性,导致了纤维基体界面的粘接力差以及负载转移效率非常低。最终,导致它们的年利用率很低,而且它们的季节性还使它们与某些供应链(如风能和建筑行业)大而持续的消费需求不相适应。总之,天然纤维复合材料与当前生产方法之间低的兼容性,是阻止其得到广泛扩散和应用的主要原因。

天然纤维植物生长的局域性

天然纤维增强材料主要来源于生长在发展中国家(如中国、孟加拉国、印度和斯里兰卡)的植物,而复合材料制造商主要分布在美国、西欧和日本。这种地理屏障使得复合材料制造商很难方便地获得天然纤维增强材料用于研究。此外,一些国家禁止种植大麻,这也极大地限制了它的可试用性。亚麻则是个例外,因为它主要生长在法国和比利时,这是许多复合材料制造商所在的地区。事实上,能够在这些地区方便、快速地获得亚麻,已显著增加了它的可试用性,并使它成为应用最广泛的天然纤维增强材料。

虽然有很多困难,但是总体来说以复合材料为代表的新材料,是整个制造业转型升级的产业基础,天然复合材料前景是广阔的。同时也需要广大研究人员的共同努力来推动我国天然纤维复合材料科学研究。

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来源:华东交通大学
 关键词:复合材料 | 其他纤维
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