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442629613

金虫 (小有名气)

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[交流] 六大应用牵引，植物纤维复合材料能否迎来发展的春天？

5月相约山城重庆，2022第二届绿色复合材料论坛，探讨复合材料发展的下一个可能性！

植物纤维复合材料是一种创新型生物基复合材料，不但具有来源广泛、可回收可降解、重量更轻等优势，而且具有较为优异的力学和声热等物理性能。在汽车、航空、轨道交通、船舶、建筑、过滤甚至家用领域，植物纤维复合材料都有选择的余地，那植物纤维复合材料能否迎来发展的春天？下面我们一起盘点下植物纤维增强复合材料的一些应用情况。

1. 汽车

近年来，由于全球对环境和资源问题的日益关注,越来越多的汽车制造商开始寻求可持续发展材料来制备汽车零部件。梅赛德斯-奔驰、宝马、奥迪和大众等德国汽车制造商大规模地在汽车内部和外部部件使用植物纤维增强复合材料。

不管是迈凯轮赛车的第一个植物纤维F1座椅，保时捷Cayman 718 GT4 CS MR的全植物纤维车身套件，日本丰田汽车公司开发的由甘蔗制成的生态塑料汽车内饰，还是沃尔沃采用植物纤维作内饰材料的Polestar Precept量产车型，都是植物纤维复合材料在汽车领域的探索应用。

植物纤维增强复合材料汽车部件

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2. 航空

利用多层级界面损伤断裂设计概念与多尺度声学结构细观设计原则,采用植物纤维增强复合材料制备了大型水陆两用运输机蛟龙 600 原型机的前机舱内壁板,不仅取得了较好的减重、隔音等效果,还增加了机舱结构的美感。这是植物纤维复合材料首次在国内飞机结构内饰上的亮相,该新产品和新技术向国内外传递了一种非传统、选择性的材料与结构的替代方案，为展示推动低碳、减排的“绿色航空”发挥了非常积极的作用。

针对某型飞机舱内噪声过大所带来的困扰,研究人员采用平纹苎麻纤维织物、酚醛树脂与芳纶蜂窝通过热压罐工艺制备了力学性能优异、隔声量高、重量轻、阻燃性好的内饰板和防冰板结构。这些结构已通过了相关环境适应性试验,并得到示范应用,这一应用也证明植物纤维增强复合材料可以成为满足航空领域兼顾减重、降噪等需求的新型材料。近年来,通过多个航空舱内结构件的示范应用表明苎麻、亚麻等生物质材料能够跟当前飞机制造所选用的玻璃纤维相竞争,证明了绿色复合材料在航空这一具有挑战领域的应用潜力。

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益小苏与德国宇航院和欧盟ECO-CAMPASS项目主管合影，手里拿的就是植物纤维复合材料航空制件展示件

3. 体育休闲用品

近年来,基于植物纤维增强复合材料的高的比力学性能和优异的阻尼性能,以及资源友好、绿色环保等特点,植物纤维增强复合材料也已开始被用于制造冲浪板、羽毛球拍、钓鱼竿滑雪板、雪杖等体育用品,在赋予这些用品更优异的性能的同时,也实现了体育休闲用品可持续发展的目标。

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植物纤维复合材料冲浪板

4. 乐器

利用植物纤维特殊的空腔结构、阻尼特性及其连带的时尚性,近年来复合材料展会上也出现了一些使用植物纤维增强复合材料制造的音箱和以吉他为代表的乐器，这些新设计和新产品尚不足以冲击音乐和音响的传统市场,但不失为一种时尚的补充。有报道指出,采用植物纤维增强复合材料制备的乐器具有更佳的音色。

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植物纤维复合材料吉他

5. 轨道交通领域

通过真空灌注工艺制得苎麻纤维/玻璃纤维增强聚酯混杂复合材料内饰板结构,并将染整图案的苎麻织物作为该内饰板表面装饰层,也已在轨道交通车辆中得到示范应用。该内饰板易于制造,且能承载吸收噪声并减振,比传统内饰板仅有的装饰作用更具性价比优势。

下图为昆明地铁1号线车厢中间侧墙大开口苎麻纤维/玻璃纤维增强混杂复合材料壁板制备过程。该复合材料制件经过三年以上的试运行，取得了较好的内饰结构减重、隔声的效果，实现了连续植物纤维增强复合材料在我国轨道工具内饰材料领域的首次验证及应用。

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昆明地铁1号线车厢苎麻纤维/玻璃纤维增强混杂复合材料壁板

6. 建筑领域

在国家大力倡导建设环境友好型社会和实现可持续发展的背景下，开发植物纤维增强树脂基复合材料助力绿色建筑产业发展，已经成为国内外先进材料及技术领域共同关注的话题。

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植物纤维复合材料建筑，图片来源网络

我国植物纤维资源十分丰富，通过研制高性能植物纤维增强复合材料结构,并实现其在航空、轨道交通、汽车、船舶及建筑等领域的规模化应用，不仅能够提高植物纤维的附加值和利用效率，而且对于解决全球环境和资源问题具有积极的意义。

参考资料：

《植物纤维增强复合材料》李岩，于涛，沈轶鸥著

《生物质树脂、纤维及生物复合材料》益小苏、李岩著

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