חוזק Tensile של ביו-קומוספיטים חדשניים עבור בנייה בת קיימא

השוואה עם חומרים קונבנציונליים

כדי להקשר הביצועים של ביו-קומוקוויטים, מומלץ להשוות את החוזקות העשבות שלהם עם אלה של חומרי בנייה אחרים. Steel בדרך כלל מציג חוזקות Tenile בטווח של 400-550 MPa עבור ציונים מבניים (A36, S275) וכן מעל 1,000 MPa עבור סגסוגת גבוהה סטריאקציה.

שיטות בדיקה סטנדרטיות לחוזק Tensile

המדידה המשוערת של כוח רב-קרקעי דורשת פרוטוקולי בדיקה סטנדרטיים המהווים את הגיאומטריה, קצב הטעינה והמיזוג הסביבתי.הסטנדרט הנפוץ ביותר עבור מרוקנים פולימרניים הוא FLT:0AS D3039FLT:1, "מבחן סטרונדארד עבור Tensile Properties of Polymer Matrix Composite".

עבור ביו-קומוכיטים במיוחד, תשומת לב זהירה חייבת להיות משולם ללחות תוכן וטמפרטורה, שכן סיבים טבעיים הם חומרים היגרוסקופיים ביו-פומרימר ניתן למולסטיקה ISO 527-4 ו- ISO 527-527-5 מספקים גם סטנדרטים בדיקה עבור סיבים אנטרופיים של חומרים נוגדי סיבים-reinforced פלסטיק (DIC) יותר ויותר בשימוש כדי למדוד את מלוא-Fset) לאחר ניתוח סטנדרטי (D סטטי) של פחות מ-Ric%-Ric%-Ric).

גורמים המשפיעים על חוזק טנסלי של ביו-קומוקוויטים

העוצמה העצומה של ביו-קופוק אינה ערך קבוע יחיד; היא מופיעה מתוך השיתוף של בחירה חומרית, הסדר מיקרו-מבנה והיסטוריית עיבוד.

1.מקור וסוג סיבים

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

2.התמדה והאדריכלות

(הההתוויית הסיבים ביחס לכיוון הטעינה היא אולי פרמטר העיצוב הקריטי ביותר. Unidirectional (UD) מורכב, שבו כל הסיבים מוכווני בכיוון אחד, להשיג את הכוח הרב ביותר בכיוון זה, אך הם חלשים באופן חד-משמעי: לעומת זאת, סיבים קצרים-מדומים (לעתים קרובות) בטווח של פחות מ-Firetomives) או יותר כוח נמוך (בדרך כלל 20-60 MPa) עבור רכיבים מבניים, לעתים קרובות יותר: FLT2 ליטרים (Fal) מגובה על פני קיבולת נמוכה יותר מגובה של פחות (pgunreligreligunreliguntbrireligunreligine) על פני 30-Fal) על פני קיבולת נמוכה יותר מגובה של פחות (pgunrelimregal) (pgunreligine) על ידי פחות (pgunreliguntulations) על ידי ירידה של פחות גבוהה יותר מגובה של פחות (pguntbrireliguntulations) על ידי פחות) על ידי פחות או יותר מגובה של פחות) על ידי ירידה של פחות) על ידי ירידה של פחות גבוהה יותר מגובה של פחות (

3.מטריקס חומר ובינלאומי בונדינג

(הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

4 טכניקות עיבוד

(הופנה מהדף ייצור ביו-קומוספיריטים משפיע רבות על שלמות סיבים, פיזור ותוכן ריק (FLT:0) עובש הדפסה מזיקה (FLT:1) משמש נרחב לייצור גיליון ופאנל; הוא כולל סיבים מחסנים וסרטי מריצה בשחרור חם (FLT):2 Injection shapeing planting FLT 3) מתאים ל-Factives, אך ורק לאחר מכן, לעומת זאת, 000.

5.תנאי הסביבה

(הסיבים הטבעיים סופגים לחות, אשר יכול לזרז את הממטריקס ולצמצם את ממשק הסיבים-מטריקס, המוביל לירידה משמעותית בחוזק הפורש.לדוגמה, flax /PLA חשוף ל-95% לחות יחסית למשך 30 ימים עלולים לאבד 40-60 אחוזים מהחוזק הראשוני שלה.

תוצאות וממצאים חדשים

העשור האחרון ראה התקדמות יוצאת דופן בשיפור העוצמה העצומה של ביו-קומוקוויטים, מה שהביא אותם לכדאיות מסחרית לשימוש מבני.כאן הם חלק מהפרצות הבולטות ביותר.

המונחים: hempfi Composites

מחקר שפורסם בשנת 2023:0 (Composites Part B: EngineeringFLT:1) דיווח על PLA מחוספס על ידי hemp-fiber-reinforceed PLA מורכב עם כוח רבילי של 290 MPa ומודולולו של 22 GPa, מושג באמצעות שילוב של טיפול אלקלי, הפיכה כפולה, ואופטימיזציה של דחיסה ב-180 מעלות צלזיוס מייצגת שיפור של יותר מ -10% של תכונות CDRHMA (כמו כן) עם גישה מוגבלת לנפח של פחמן (FRP) עם נפח חיצוני של פחמן (מצטברות) עם נפח מבוזרת פחמן-FD) עם קומפקטיות נמוכה יותר ממין DCMACMACMACMACMARM (מחדש של פחמן (מחדש של פחמן (מחדש של פחמן (מחדש של 380) עם קומפקטיות) עם קומפקטיות) עם קומפקטיות) עם קומפקטית שומן) עם קומפקטיות עם קומפקטית שומן עם קומפקטית שומן עם קומפקטיות עם קומפקטית שומן עם קומפקטית שומן C.

ננוולוז-Reinforced Biopolymers

ננולוז, הנגזר מעמוד עץ או מקטב חיידקי, מציע תכונות יוצאות דופן (כוח תיאורטי >2 GPa, Modulus -140 GPa) כאשר משולב בטענות נמוכות (1-5 wt%) A 2024 מחקר מ KTH רויאל המכון לטכנולוגיה הראה כי הוספת 3 wt% תאוזפיבר (CNF) לפוליניל אלכוהול טבעי (VA) להכפיל את עוצמת ה-125 ליטרים מובילים לדגמי MPaverse).

אדריכלות: Bio-inspired Architectures

בהשראת הנוקרה (אימה-of-pearl) ועצם, החוקרים פיתחו מבנים מורכבים היררכיים עם שינוי שכבות של חומרים נוקשים ודקטיים.לדוגמה, שכבת מרקם היברידית המורכבת משכבות מרקד פשתן המפולגת עם סרטים דקים של ductile PHA הפיקה חוזק של 200 MPa עם כשלון של 8%, המציע שילוב ייחודי של כוח וקשנות לא ניתן לראות עיצובים של פחמן סטנדרטיים במיוחד.

3D-Printed Continuous Fiber Bio-composites

ייצור תוספתי התפתח כדי לאפשר חיזוק סיבים טבעיים רצופים בתוך מזחלות ביופומרימר (A 2024 נייר ב-FLT:0Additive ManufacturingFLT:1) הוכיחה flax-Fiber-reinforceed PLA מודפס באמצעות דחיסות ממוזגת מודל (FDM), השגת כוח רב-ile של 185 MPa לאורך כיוון הסיבים - הניתן לקצת מחוספסים וטמפרטורה לא מרוקנת-מריקה זו אינה מקרינה.

יישומים בבנייה בת קיימא

בעוד יישומים מבניים נשארים המטרה האופקית, ביו-קומוקוויטים כבר עושים דרכים במספר מגזרי בנייה.

יישומים מסחריים נוכחיים

• לוחות תפוצה:0 (Insulation Panel: FLT:1 Bio-composite Boards עשויים מ- hemp shiv and ליג (hempcrete) מבוססים היטב; גרסאות חדשות יותר משלבות סיבים טבעיים מוכוונים לשיפור כוח רב הפין ולהפחית את הסדקים.
• (FLT:0) לוחות ביו-פרקודים שאינם מבנים ואלמנטים של החזית: FLT:1 פלמקס- ו- Jute-reinforced משמשים כמסך גשם דקורטיבי, המציעים יכולת מושלמת וטביעת פחמן נמוכה.
• (FLT:0) מבנים זמניים:001; איורים של משקל אור במשקל ביו-קומו-קומפוזיציות וכושר טפסים ננקטים באתרי בנייה אירופיים, עם חוזק רב-ile מספיק עבור עומסי עבודה (בדרך כלל 2.5 kN / m2).
• (FLT:0) פנימה: 1) דלתות הליבה, קירות מחיצה וחופים התקרה עשויים ממתחרים טבעיים-ביופולמרים מצמצם את המשקל ולשפר את הקליטה האקוסית.

דרישות סטריקטליות מתפתחות

מספר פרויקטים של טייס הוכיחו את האפשרות של ביו-קומוקוויטים בתפקידים נושאי עומס:

• גשר הולכי רגל באורך 10 מטר בהולנד (2022) השתמש בערכת hemp/carbon היברידית ביו-פס, תוך השגת כוח רב-עוצמה של 220 MPa בחברים הראשיים וגורם בטיחות של 4.הגשר הוא כלי עם חיישנים כדי לפקח על חול ארוך טווח ועייפות.
• (FLT:0)Roof trusses:FLT:1 צוות מחקר ב TU Delft עיצב גג hemp-PLA prefabricated עבור דיור מודולרי שהשיג שיא של 12 kN תחת מתח קצר טווח - ההשוואה לרי פלדה קלים של מסה דומה.
• (FLT:0) חיזוקים חיצוניים: 1FLT:1 ביו-קומוטופים נלמדים עבור רטרוfitting masonry ועמודות עץ. A basalt-hemp עטיפה היברידית מוחל על עמודות לבנים לא מחוספסות גדל יכולת עשרות עד 70%, תוך הוספת פחות מ-5% של העמודה המסה.

יישומים אלה, בעודם עדיין בשלבי הדגמה, להוכיח כי ביו-קופוטים ניתן להנדס כדי לעמוד בדרישות קוד מבני (למשל, ACI 440 עבור רכיבי FRP) כאשר נועדו עם גורמי בטיחות מתאימים והוראות עמידות.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות ההתקדמות המבטיחה, יש להתגבר על כמה מחסומים לפני הביו-קומוקוויטים להפוך לחומרי בנייה מרכזיים.

אפשרויות ובקרת איכות

סיבים טבעיים מציגים את הרגישות הטבועה בתכונות מכניות בשל מצבים גדלים, זמן קציר ושיטת עיבוד.הגמישות הזו הופכת את ההחזקות עקבית של כוח רב-קרקעי קשה.לקבוע את מאמצי התקינה (למשל, ISO 21565 עבור סיבים טבעיים) הם בדרך אך לא שלמים. יצרנים חייבים ליישם בדיקות חומרים מחמירים תוך שימוש ובקרה סטטיסטית כדי להבטיח אמינות אצווה-ל-ליבה.

אחריות ויציבות

כפי שצוין קודם לכן, רגישות לחות נשאר העקביות של Achilles של ביו-קומוצריים, בעוד שציפוי משטח (למשל, שעווה מבוססת ביולוגית, אקריליים) וטיפולים הידרופוביים עוזרים, נתונים ארוכי טווח בחוץ של 3 חודשים עדיין אינם זמינים.מגבילים בדיקות הזדקנות מתמשך (למשל, ASTM D2565 עבור UV ו- Waters) להראות כי אופטימיזציה של phicials-Alaxs שומרת על ידי מיקרו-Fic בלבד של 50-Fic בלבד לאחר LT2Ficial של LT2Fic בלבד.

ביצועי אש

סיבים טבעיים הם דלימים, ו biopolymers לעתים קרובות char ו טפטוף כאשר שריפת. Fire retardancy הוא חובה עבור רכיבי בניין (למשל, ASTM E84 Class A או B דירוג דירוג), חוקרים פיתחו מעכבי להבה המבוססים על ביולוגית כגון חומצה פייתיתית ו- ammonium פוליפוס, אשר ניתן לשלב במהלך ייצור מורכב ללא צמצום משמעותי של כוח רב.

עלויות ו Scaling

כיום, העלות של סיבים טבעיים באיכות גבוהה ו biopolymers (במיוחד PHA ו ביו-epoxy) יכול להיות 2-5 פעמים גבוה יותר מאשר סיבים זכוכית ו שרף פוליסטר. עם זאת, כמו עלייה בנפח הייצור ושרשרת האספקה בוגר, עלויות צפויים ליפול. Life-cycle הערכות (LCAs) להראות כי גם במחירים הנוכחיים, ביו-קומופלסטים יכולים להציע פוטנציאל נמוך יותר (GP) לכל יחידת כוח חיים נחשב על פני מחזור חיים שלמים.

מסקנה: הדרך קדימה לחוזק של Bio-composite Tensile

העוצמה של ביו-קומוקוויטים חדשניים התקדמה באופן דרמטי בשני העשורים האחרונים.במקום בו אבטיפוס מוקדם נאבקו על 50 MPa, חומרים ממוטבים של היום יכולים להגיע ל-200-300 MPa עם פוטנציאל לעלות על 400 MPa באמצעות חיזוק היברידי וננו-additives.התקדמות זו פותחת יישומים בעולם האמיתי בבנייה בת קיימא, החל לוחות קלידים ועד גשרים, עבור מהנדסי-כיבויים מתקדמים, כדי לפתח חומרים מתקדמים, לפתח, לפתח, חומרים מתקדמים, לפתח ביצועים סטנדרטיים, ומופעים, לפתח, לפתח, לפתח ביצועים מתקדמים, וסטנדרטיים סטנדרטיים מתקדמים, לפתח, לפתח, ומופעים מתקדמים, יש להמשיך לפתח, לפתח, לפתח, לפתח, לפתח, חומרים מתקדמים, לפתח, לפתח ביצועים מתקדמים, לפתח, לפתח ביצועים מתקדמים, חומרים מתקדמים, לפתח, לפתח, ומופעים מתקדמים, חומרים מתקדמים, עם ביצועים מתקדמים, לפתח, ומופעים מתקדמים, לפתח, לפתח, לפתח, לפתח, לפתח, לפתח, החל מתחום אבטחה סטנדרטיים מתקדמים, עם ביצועים מתקדמים, לפתח ביצועים מתקדמים, לפתח ביצועים מתקדמים, פיתוח פתוח, לפתח, החלים מתקדמים, החלים מתקדמים, החל מקבצי תאורה משותפת, החלים סטנדרטיים מתקדמים, החל מקבצי תאורה משותפת, החל מתחומים מתקדמים, עם ביצועים מתקדמים,

(ב) לצלילים עמוקים יותר, קוראים מעודדים לחקור את הסקירה:0ASTM D3039 סטנדרטיים עבור ניסויים מורכבים של Tenile Testof 1, FLT:2Composites World Review of bio-based ComplexsFLT 3, ותוכנית המחקר הביו-חומרים המתקדמים של ®FLT:5 for Continuate Studies, the bioLTs of the bioFrank for the Modern Access of the Modern Index of the Surveals of the Research Program of the Modern Rel:5 for the Technicals of the Technicals of the Technicals of the following, the Technicals of the Research Program of the Technicals, the following, the 7.