Sürdürülebilirlik için küresel sürücü, malzeme tedarik zincirlerini ve üretim süreçlerini yeniden düşünmek için endüstrilere benzer bir baskı koydu. Malzemeler bilim topluluğu içinde, yenilenebilir kaynakların kompozit materyal gelişimine entegrasyonu özellikle umut verici bir avenue olarak ortaya çıktı. Bu yaklaşım, biyo- bazlı kompozitlerin çevresel yükünü azaltmak için -bu genellikle petrol bazlı reçinelere ve sentetik fiberlere güveniyor - bazı durumlarda, mekanik performans ve dayanıklılıkları artırmak, organik karbon emisyonları ve tüketicilere yönelik düzenlemeler olarak, biyo-yaratıcı ürünlere olan değişim, biyo-yatabanlı kompozitlere olan değişim artık bir niş araştırma faizi değil, ticari bir zorunluluktur.

Yenilenebilir Kaynakları Kompozitlerin Context of Composites

Yenilenebilir kaynaklar, biyolojik veya fiziksel süreçler yoluyla insan zaman ölçeğinde tamamlanabilecek doğal malzemelerdir, genellikle bir yıl veya birkaç on yıldan daha az fosil yakıtlar için gerekli olan milyonlarca yıldan daha fazladır.In kompozit üretimde, en alakalı yenilenebilir kaynaklar üç geniş kategoriye girer: [DüzDüz: 0:0) Aksi takdirde, bitkilerden elde edilen fiber doğal olarak, biyolojik olarak daha düşük bir karbon ayak izi taşır.

Eleştirel olarak, "yenilenebilir" terimi, her uygulamada otomatik olarak "güzel" anlamına gelmez; arazi kullanımı, su tüketimi ve son yaşam tasarrufu gibi faktörler dikkatli bir şekilde değerlendirilmelidir. Bununla birlikte, kaynaklanmış olarak ve doğru şekilde mühendisileştirilmişken, yenilenebilir kaynaklar hem yüksek performanslı hem de çevresel iyileştirici ve çevresel iyileştirici olan kompozitlerin temelini oluşturabilir.

Yenilenebilir Kaynakları Kompozitlere Bütünleştirmenin Anahtar Faydaları

Çevre Sürdürülebilirliği ve Karbon Ayaklama Azaltımı

En zorlayıcı avantaj, fosil yakıtlara olan dramatik azalmadır. Geleneksel kompozit malzemeler - karbon ayak izinli polyester veya karbon fiber-reinforced epoxy -enerji yoğun bir şekilde karbon salımı için önemli ölçüde katkıda bulunur ve ek olarak, mısır veya dökme yağı gibi doğal fiberler, büyüme sırasında karbon ayak izi kompozit bir karbon analizine kıyasla daha fazla karbonu azaltırlar.

Maliyet-Effectiveness ve Malzeme Kullanılabilirliği

Birçok yenilenebilir kaynaklar dünya çapında büyük miktarlarda büyüdü. Örneğin, yılda iki kez tropikal iklimlerde hasat edilebilir ve sentetik elyafların tipik basamaklarını gerektirmez.Bu miktarlar yüksek hacimlerde üretilen endüstriyel fiberler için daha az maliyetlidir, bu tasarruflar önemli ölçüde daha düşük.

Biodegradability and End-of-Life Options

Konvansiyonel kompozitler geri dönmekten çok zorlar çünkü fiber ve matris bileşenleri çok sıkı bir şekilde bağlanıyor. A) veya polihidrasyon yaygın ama toksik fumes ve toprak dolumları, özellikle de bitkisel olmayan polimerlerle ilgili olarak komposterler oluştururlar.[Döneticiler, biyolojik-düşükümlü polimerler gibi).

Mekanik Özellikler Mühendisli Tasarım

Yaygın bir yanlış anlama, doğal olarak fiber kompozitlerin sentetik olanlardan daha katı olduğudır. Aslında, fiberler düzgün bir şekilde hizalandığında, yaklaşık 400 MPa ve 40 GPa ile bir araya getirilen bir modda (enerjiye bağlı kompozitler) fiber optik optikler (örneğin, düşük yoğunlukta polyesterler (yaklaşık 1.2-1.5 gcm3) ve yaklaşık 40 GPa'nın gücü ile bir araya gelir.

Kompozit Geliştirmede Kullanılan Yaygın Yenilenebilir Kaynaklar

Hücresel Fiberler

Bitki fiberleri en yaygın kullanılan yenilenebilir takviyedir.ETHD:0)Flax[DÜT:1) Yüksek sertlik ve düşük yoğunluk için ödül verilir, spor ürünleri ve otomotiv bileşenlerinin en sevdiği şey, Güney Asya'da ise düşük direncin sınırlı olduğu (örneğin 900 MPa'ya kadar) ve daha fazla miktardaki yüksek çözünürlükte kullanılır[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD)

Bio-Based Polimerler (Matrix Materials)

Matbaalar birlikte ve transfer yüklerini birbirine bağlar. Yenilenebilir seçenekler şunlardır:0)polylatik asit (PLA)) ve mevcut termal stabilite ve nem direnci ile elde edilir. PLA, ancak şu anda daha pahalıya mal olur.

Tarıma Göre -Ürünler ve Atık Akımları

Atık malzemeleri kullanarak çevresel etkileri azaltır ve çiftçilere ekonomik değer verir.ETHFLT:0)Rice husks, silik ve cepler için zengindir; işlem sırasında, parçacık defekiz gibi kısa yüzeylere hizmet eder.

Meydanlar ve Teknik Hurdles

Ham Material Quality'de değişken

Fiber'lerin sıkı sıkı kontrollü endüstriyel koşullar altında üretildiğinden farklı olarak, doğal fiberler, betonarme koşulları, toprak kalitesi ve hasat yöntemlerine tabidir. Bu değişkenlik, birden fazla hasat veya ) gibi fiberler için sabit gelen materyal testlerini yerine getirmelidir.

Moisture Hassasiyet ve Boyutlu Stability

Bitki fiberleri hidrophilictir; çevreden nemi absorbe ederler, ki bu da şişirme, fiber-matrix adhesion'un zayıflanması ve potansiyel mikrobiyolojik koşullarda, doğal-fiber kompozitlerin mekanik özellikleri 20-50%'ye kadar düşebilir.Bu tedaviler bazı çevresel faydaları dengelemek için:0.

Fiber-Matrix Adhesion

Fiber ve matrix arasındaki güçlü bağ, yük geçişi için kritiktir. Doğal fiberlerin hidrofilik doğası çoğu hidrofobik polimer matriks (örneğin, polipropilen, polyester) ve eksiltme olmadan, optik başarısız olur - Fibersler kırılmadan ziyade çekerler.

Zorlamalar ve Termal Degradasyon

Doğal fiberler 200-220°C'nin üzerinde ısınmaya başlar, doğal liflerin yüksek reflektifleri (örneğin, polietheretherone, PEEK) ve daha düşük ısıtıcısı için işlemeyi sınırlandırır ve ayrıca, doğal fiberlerin yüksek reflektifleri kompozit, güçlendiricide formasyona yol açabilir.

Durability ve Uzun Süreli Performans

Uzun vadeli ürperticiler ve yenilenebilir kompozitlerin çevresel yaşlanma henüz tam olarak anlaşılmıyor. Erken alan çalışmaları, doğal fiber kompozitlerin 10-15 yıl boyunca iyi performans gösterebileceğini gösteriyor, ancak koruma olmadan açıklığa maruz kalmalar, sentetik fiberlerin küçük bir yüzdesiyle (örneğin, cam veya karbon) - performans ve bazlı bir denge dengesine yol açıyor.

Future Yol ve Endüstri Kabul

Otomotiv ve Ulaşım

Otomotiv sektörü zaten yakıt ekonomisi standartları ve hafif hedefler tarafından yönlendirilen büyük bir kabul edicidir. Doğal-fiber kompozitleri kapı panellerinde, koltuk gerileri, panolar ve daha sonra kalkanlar. önümüzdeki 15.000T:0) Avrupa Komisyonu'nun End-Life araç Yönergesi) bir aracın kütleli çelik bileşenlerinin% 95'inin biyolojik olarak azaltıcı araçların, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan elektrikli aletler için yüksek oranda azaltılabilir.

İnşaat ve Yapı Malzemeleri

İnşaatta, yenilenebilir kompozitler ahşap, çelik ve beton için alternatifler olarak ortaya çıkıyor. Hemp-lime (hempcrete) düşük karbonlu konut için Avrupa'da iyi bilinen bir biyo-kompo yer alıyor.0Flax-fiber takviyeli çimento tahtaları ve [[Düzücüksüz inşaatlar )) hala düşük karbonlu konut için Avrupa'da yol açıyor.

Ambalaj ve Tüketici Goods

Tek kullanımlık plastikler biyo-komposite paketleme malzemeleri tarafından değiştirildi. Boş zamanlayıcı kahve kapsülleri, beton veya ahşap fiberlerle yapılan plastikler zaten piyasada. Ambalaj endüstrisinin talep ettiği gibi [Dönemli kahve kapsülleri, kesmeler ve fiber optimizasyon ile yapılan gıda tepsileri].

Havacılık ve Deniz

Katı ateş, duman ve toksisite (FST) gereksinimleri, camlardan daha düşük ağırlık ve daha iyi vibasyon kullanımı sınırlandırır ve osmotic suşitiğe karşı yapılan araştırmalarda, küçük tekneler için fiber-reinforced biyo-komplar[Dönderler) tarafından onaylanmış olan biyo-kompullar devam eder.

Nanoteknoloji ve Multifonksiyon Kompozitleri

Mikrobiyal nano kristaller (CNC)[DÜT:2) ve KAYNAK:2)) · 5 (Üyesel olarak, yenilenebilir kompozitler, antimik aktivite, alev gecikmesi ve hatta elektrik iletkenliği (karbon nanoyapılarla birlikte) ile birlikte, sıvı hidroksitleri ile elde edilen yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bir elektrik akımı olarak kullanılabilir.

Politika ve Sertifika

Hükümet teşvikleri ve yeşil tedarik politikaları kabul edilir. USDA Biodging Programı ve Avrupa Biyoplastikleri sertifikası, biyo bazlı içerik için etiket sağlar.(0)ISO 16620[Döneticileri) ve [[biyo bazlı karbon içeriği) ve [[Dörtüncü sınıfları [Dolsundur.[Döneticileri) Bununla birlikte, bu işlemden 17/01/2010) Elveda karbon boşluğunu doldurmaya yardımcı olur.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yenilenebilir kaynakların kompozit materyal gelişimine entegrasyonu, doğrusal, fosil yakıt kaynaklı bir üretim modelinin dairesel, biyo bazlı bir paradigmaya doğru temel bir değişim anlamına gelir. Zorluklar, nem hassasiyetleri ve süreç kabiliyeti – fiber tedavideki ilerlemeler hızlandığında, biyo bazlı bir kimya ve hibrit malzeme tasarımı, geleneksel kompozitlerle performansın giderek kapandığını görür.