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由農業廢棄物制成的復合材料可滿足汽車和造船行業對可持續性、輕量化和低成本的應用需求。
由英國樸茨茅斯大學領導的一個研究團隊,采用椰棗纖維生物質(生物質是一個術語,包括來自植物、食品廢棄物和污水的廢料)開發了一種生物復合材料,可用于非結構件,如汽車的保險杠和車門襯里。
該團隊還包括來自劍橋大學、INRA(法國專門研究農業科學的公共研究院——國家農業研究院)以及法國南布列塔尼大學的研究人員。
與采用玻璃纖維和碳纖維增強的合成復合材料不同,椰棗纖維聚己內酯(PCL)生物復合材料是完全可生物降解、可再生、可持續和可循環利用的。
這些研究人員在《Industrial Crops and Products》雜志中發表了一篇論文,他們在研究中測試了這種生物復合材料的力學性能。他們發現,椰棗纖維PCL擁有增大的拉伸強度,相比傳統的人造復合材料,獲得了更好的低速抗沖擊性。
作為這項研究的合著者,負責領導樸茨茅斯大學先進材料與制造研究小組的Hom Dhakal博士說:“對椰棗纖維廢棄物生物質作為輕量化復合材料中增強材料的適用性研究,為利用這種材料去開發低成本、可持續和輕量化的生物復合材料提供了巨大的機會。這項研究帶來的影響將是極其巨大的,因為這些輕量化的替代產品有助于減輕汽車重量,從而減少燃油消耗和CO2排放。與玻璃纖維和碳纖維相比,生產這種可持續的材料消耗的能源更少,而且可生物降解,因此更易于回收。”
這項研究是第一批對椰棗纖維PCL生物復合材料提升的力學性能提供了綜合評價的研究之一。
椰棗纖維是北非和中東最有效的天然纖維之一。椰棗樹產生大量的農業廢棄物,它們要么被燃燒,要么被填埋,從而導致嚴重的環境污染,以及對重要的土壤微生物帶來破壞。
椰棗樹上通常可用作纖維的是樹皮,當修剪樹葉時,這些樹皮通常被撕成碎片。
“這是一個長期的過程。”Dhakal博士說道,“我們必須有耐心和毅力去產生影響,挑戰在于獲得一致的、可靠的性能。此外,要說服人們使用一種新型材料需要花費很長的時間,比如將天然纖維增強復合材料用于非結構的和結構的應用。應對這些挑戰需要在學術機構與行業之間開展進一步的研究與創新。”
Dhakal博士及其團隊始終與行業保持密切合作,對采用可持續材料如椰棗、亞麻和黃麻纖維制成的部件的強度和壽命進行測試。
樸茨茅斯大學先進材料與制造研究小組一直與來自世界各地的研究機構的研究人員展開合作。
在過去的18個月中,該研究小組已在包括《Composites Science and Technology》、《Composites Part A》和《Composites Part B》在內的許多雜志上發表了多篇極具影響力的論文。
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