המונחים: the Shift into Sustainable Composite Materials

דחיפה גלובלית לקיימות הציבה את תעשיית החומרים המורכבים תחת פיקוח גובר.במשך עשרות שנים, מטריקס רציונאלי של חומרים שמקורם ב- petrochemicals - בעיקר epoxy, Polyester ו-vinyl ester - היו עמוד השדרה של חומרים מורכבים בעלי ביצועים גבוהים המשמשים אתגרי חלל, כלי רכב, הנדסה ימית, ואת כוחם המכאני המעולה, התנגדות כימית, קלוש של עיבוד שנעשו עם זאת, עם זאת, חיוני, איכות סביבתית, שימוש יעיל, פיתוח, פיתוח, חומרים סביבתיים, ולהגדיל את הביקוש, ולהגדיל את הביקושים, ולהגדיל את הביקושים, חומרים אלה, ולהגדיל את הביקושים, חומרים כימיים, הוא יעיל יותר, ולהגדיל את הביקושים קריטי, יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, ולהגדיל את הביקושים, חומרים כימיים, ולהגדיל את הביקושים, חומרים כימיים, ולהגדיל את הביקושים, יעיל יותר ויותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר ויותר, פיתוח יעיל יותר, יעיל יותר, פיתוח יעיל של תרופות תחזוקה ירוקה, יעיל יותר, חומרים קוסמטיים של תרופות תחזוקה יעילה, והנדסת דלק יעיל יותר ויותר, והנדסת דלק יעיל יותר, והנדסת חשמל מאובנים, והנדסת חשמל מאובנים, והנדסת חשמל מאובנים, והנדסת חשמל מאובנים, ו

תפקיד מטריקס האמנה Resins in Composites

כדי להבין מדוע יש צורך חלופות, ראשית יש להעריך את הפונקציה של ממטריקס בחומר מורכב.השרף נקשר סיבי השיקום, העברות עומסים, מגן על סיבים מפני נזק סביבתי, וקובע פרמטרים עיבוד מפתח.פריקס שולטים יישומים מתקדמים בשל עומסי עלייה גבוהה עקב הדבקות הגבוהה ביותר שלהם, התכווצויות נמוכות, תכונות תרמיות ומכניות מעולה.

סוגים נפוצים ומגבלותיהם

(ב) [ה]ההתאוששות:0] ⁇ (הההחלים) [הה] מ"ה' (ה') ו[ה'][דרושה]]] [ב[[המאה ה-1], ו[ה]]][התחילה] היא בעלת כפלה של חומרים קשים יותר, ו[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה-20]],]],]],]], ו[[ה"ה"[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה-20]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

אפשרויות ל-E-Friendly Alternatives

כמה גישות חדשניות מופנות להחליף או להפחית את ההסתמכות על resinsrochemical. אלה יכולים להיות מסווגים באופן רחב לתוך ריבונים המבוססים על ביולוגית אשר שואבים מונומרים ממערכות הזנות מתחדשות, ומערכות thermoset מיחזור נועדו לעיבוד חיים מקצה-חיים.

Eoxy Resins

אחד האזורים הפעילים ביותר של מחקר הוא פיתוח של epoxy resins מסונתז מ מבשרי צמח-דרדרטיביים. Lignin, פולימר ארומטי מורכב שהוא תוצר לוואי של נייר ותעשיות דלק ביולוגי, התפתח כמקור מבטיח של מונומרים פנוליטיים שיכולים להחליף שמנים צמחיים ראשוניים, כגון שמן צמחיים מסוג sobean, sbsin, במיוחד, כגון stragoxystoricated שמן, או resogic.

אלה (FLT:0 epoxiessued epoxiesual Reduction:1) יכול להשיג תכונות מכניות דומות לעמיתיהם הנפט, עם טמפרטורות מעבר זכוכית מעל 150 מעלות צלזיוס בנוסחאות מייעלות. חוקרים הוכיחו את השימוש שלהם בתרכובות פחמן, אשר עומדות בדרישות מבניות עבור לוחות גוף הרכב ובתוך חללים סביבתיים, מראה כי מעבר ל- lignin-epences יכול להפחית את הפוטנציאל של 50-F2xin-Flasticen-Flasticen-of-of-of-of-of-of-R.

Recyclable Thermosetting Resins (Vitrimers)

אולי ההתפתחות הטרנספורמציה ביותר בעולם השרף היא הופעתם של vitrimers - פולימרים בעלי קשרים דינמיים קוהנדסיים.בניגוד לתרמוטסטים מסורתיים אשר יוצרים מחסומים קבועים, vitrimers יכולים לייצב מחדש את הרשת שלהם כאשר הם מגרים בחום או אור.זה מאפשר להם להיות מעובדים מחדש, מתוקן, או מופרעת בסוף החיים ללא להקריב את החמצן של תרמו-אוקסנטיבות מוקדם יותר יכול להיות משופרים עם אובדן מוקדם יותר.

הפוטנציאל של ההרחבה:0 (FLT:0) סגורה מחדש יישומים של ההרחבה 1:1 הוא עצום: במקום לחדור להב טורבינות רוח או חלק מטוסים, ה-Resin יכול להיות שבור מבחינה כימית ו reuseed, ואת הסיבים התאוששווגים שלם.בואה וארקמה שיתפו פעולה על תרמוטים הניתנים למחזור עבור תעופה, בעוד ש-OEMs הם חקרומים המבוססים על ידי חומרים מורכבים, לעתים קרובות, אשר דורשים טמפרטורות גבוהות יותר מאשר לוחות אנרגיה.

מערכות אבטחה Bio-Derived Resin Systems

(ב) אספורים ו-Vaterimers, משפחות רזים אלטרנטיביות צוברות את התווך (FLT:0Polyfuryl Alcohol) ו-PFA) LT:1 הוא שרף תרמוסטרד מפסולת חקלאית כגון: תרמילאת סוכר וכריחות פחמן (Fairustials) של PFA יש התנגדות כימית מצוינת ולהבות, והוא מבוסס לחלוטין על ידי bio-co-טבעי, אשר דורש שימוש בדלקים קצרים בדלקים חשמליים, כגון:

ביצועים ויתרונות סביבתיים

היתרונות של אימוץ מטריקס ידידותי לסביבה מרחיבים מעבר להסתמכות מופחתת על דלקים מאובנים. השוואה מקיפה חושפת כמה יתרונות מרכזיים:

  • (FLT:0) לחנך טביעת רגל פחמן (FLT:1): resins מבוסס ביולוגית squester aאטמוספירה CO2 במהלך צמיחה צמחית, ואת תהליכי הייצור לעתים קרובות לייצר פחות גזי חממה.
  • (FLT:0) חידוש אבטחת האלקטרוניקה 1: שימוש בחומרים חקלאיים ויעריים מפחית את הפגיעות לתרמיות מחיר הנפט ותומכת בכלכלות כפריות.
  • (FLT:0) רעילות ופליטת פליטות:1אנדר: רבים ביו-resins אינם מכילים שום ביספנול A, סטיילרן, או מונומרנים אחרים של הקרנית שלהם, ייצורם וריפוי שלביות משחררים פחות תרכובות אורגניות תנודתיות, שיפור הבטיחות במקום העבודה.
  • (FLT:0)פונטים עבור ביו-דידה ומחזוריות מחדש של 1:1: בעוד רוב התרמומנטים המבוססים על הביולוגי אינם ניתנים להתאמה ביולוגית, הם יכולים להיות מעוצבים עבור מחזור קל יותר או מתכנסים אם מתאים. Vitrimers מציעים מעגליות אמיתית, וכמה ניסוחים PFA יכול להיות ממוחזר מבחינה כימית כדי למנוע מראש.
  • (FLT:0) שיפור אפשרויות סוף-חיים של גלגול 1: במקום חיטוי או מקרקעין, תרמוטים הניתנים למיחזור מאפשרים התאוששות וסיבת סיבים, צמצום באופן דרסטי פסולת במגזרים כמו אנרגיית רוח שבה להבים מורכבים מייצגים אתגר עצום של סילוק.
(ה) אימוץ של מטריקס מבוסס-ביו ומחזורי (החלי) אינו רק חובה סביבתית - הוא הכרחי אסטרטגי לתעשיות העומדות בפני תקנות מחמירות יותר ודרישות לקוחות." ~ מריה סטודרברג, המכון השוודי של CompositesFLT:2FLT 3: 3

אתגרים מעשיים לאימוץ נרחב

למרות ההבטחה שלהם, matrix ידידותי לסביבה resins בפני כמה מחסומים איטי פריסה מסחרית. (FLT:0) CostFLT:1 נשאר המכשול המיידי ביותר.ביו מבוסס epoxy resins, למשל, יכול לעלות 2-4 פעמים יותר מאשר epoxy סטנדרטית בשל נפח ייצור קטן יותר ותוספים יקרים יותר.

(FLT:0) ארוך טווח ביצועים נתונים של ביצועים מתקדמים 1FLT) הוא עוד פער קריטי.מהנדסים בתעופה ובתשתיות דורשים שירות נתונים על פני 30-50 שנים.רוב ביו-resins לא נבדקו מעבר לכמה שנים בתנאים סביבתיים ריאליים.בעיות כגון לחות, השפלה, זחילה, והתנהגות צריכה אימות.

(FLT:0) קבלת תאימות או תרופות שונות מאשר מערכות קונבנציונליות, זה יכול לדרוש שינויים קווי ייצור קיימים - שינוי מחזורי ההיתוך, התאמת טמפרטורות, או הוספת מערכות זרז חדשות.

(הופנה מהדף FLT:0) ,Feedstock מדרגת שאלות.להתחיל על גידולים חקלאיים עבור מזון פולימרים יכול להתחרות בייצור מזון, ואספקת lignin כיום עולה על הביקוש התעשייתי באזורים רבים.שרשרת האספקה של אספקת סטטי עבור חומרים מוסמכים ביו-מורמרים עדיין לא בוגרים.

יישומים עתידיים ועתידיים בהנדסה

למרות האתגרים האלה, מטריקס ידידותי לסביבה (co-friendly matrix resins) כבר עושים דרכים במגזרים הנדסיים נבחרים. in the FLT:0automotive Industry FLT:1, BMW כבר השתמשה ב- epoxy מבוסס ביולוגית ברכיבים מבניים של הרכב החשמלי i3, המשלב סיבים טבעיים עם רזין מתחדש כדי להפחית את המשקל ואת ההשפעה הסביבתית.

ב-FLT:0 התחדשות אנרגיה מתחדשת 1, שוק הלהב של טורבינות הרוח - אשר צורכת כמויות עצומות של רזואנס תרמוסט - הוא מחפש באופן פעיל חלופות מיחזור.סימנס Gamesa הציגה טכנולוגיית להב מיחזור באמצעות מערכת epoxy חדשה שניתן להפריד בין זכוכית וסיבים פחמן בסוף החיים.

ה-FLT:0שיקום המגזרים של ה-FLT:1 הוא אימוץ קצף פוליאורתטן מבוסס ביולוגית ופוליפורפריל אלכוהול resins עבור לוחות, קלדינג, ואלמנטים דקורטיביים שבהם מרכיבים שאינם מבניים של אש נדרשים בנוסף, סיבים טבעיים מרוכבים (למשל, קנבוס, flax, ג'טה) עם מזחלות מבוססות ביו-מורכבות משמשים במכוניות, ואפילו לוחות חשמליים נמוכים, בשל גג נמוך, ואפילו בשל עלות פחמן, ועלויות פחמן נמוכות, בשל לוחות פחמן נמוכים.

(ב) ⁇ :0) ,AerospaceveFLT:1 נשאר מאומץ זהיר, אבל תוכניות מחקר כמו FLT:2eing של ecoDemonstratorveFLT 3: בחנו חלקים מורכבים ביו-resin עבור לוחות פנים.

(הופנה מהדף [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]

הדרך קדימה: חדשנות ושיתוף פעולה

המעבר לחזרות ממטריקס ידידותי לסביבה ידרוש מאמץ מתואם על פני שרשרת הערך.המשך ההשקעה ב-FLT:0feedstock DevelopmentFLT:1 חיוני כדי להוריד עלויות ולהבטיח איכות עקבית.ביוטכנולוגיה תעשייתית מאפשרת מונומרים חדשים מ CO2 וגזי פסולת, בעוד שיתוק מתקדם הוא צמצום עוצמת האנרגיה של ריפוי.

גופי תקינה כגון ASTM ו- ISO מפתחים שיטות בדיקה ספציפיות לחזרים המבוססים על הביולוגית והמחזוריים, אשר יזרזו את ההסמכה של ממשלות באיחוד האירופי ובמקומות אחרים, הם מיושמים את המנדטים למחזוריות ולתוכן ממוחזר במוצרים, יצירת קבוצות תעשייה Composite כמו FLT:0ACFLT:1 הושקו ועדות קיימות כדי לשתף את שיטות העבודה הטובות ביותר.

מגמה מבטיחה אחת היא ההתכנסות של תוכן מבוסס ביולוגית ועיצוב מעגלי.ה ⁇ האידיאלית של העתיד עשוי להיות גם מתחדשים ו-100% מיחזור - תוך שימוש ביתרונות של מיקור ביולוגי עם יכולת הסגורה של וויזיוניסטים. קבוצות מחקר במוסדות כמו FLT:0Clemson Composites CenterFLT:1 ו- Fraunhofer ICT הם מערכות עבודה כפולה על מטרות פעילות באופן פעיל.

בטווח הקצר, פתרונות היברידיים יהיו נפוצים: לדוגמה, מאפים המבוססים על ביו חלקית המשתמשים באחוז צנוע של תוכן מתחדשים (20–40%) כדי להפחית את העלות תוך שיפור מדדי הסביבה.כפי שגודלו ובוגרי הטכנולוגיה, הפער במחיר וביצועים בין רטינים ידידותיים לסביבה ימשיך להיות צר.

מסקנה

המגבלות של גלגולי מטריקס מבוססי טרוכימיים לא מקובלות עוד בעולם השואף לניטראליות פחמן ויעילות משאבים.זרימות מתפתחות - epoxy, vitrimers מיחזור, ומערכות חדשניות אחרות - מעבר לדרך מעשית קדימה ללא היערכות הביצועים שהמהנדסים תלויים בהם. בעוד אתגרים משמעותיים נשארים בעלות, עמידות, נתונים והיקף הייצור, המסלולים הידידותיים ביותר של החברה תהיה מורכבת יותר ויותר ממעבדת המפתחת של טכנולוגיות אלה.