智能材料可满足复合材料部件所需的性能,但自20世纪60年代后期到现今,某些方面的制造工艺基本处于停滞不前的状态。FIBRALSPEC项目旨在提高性能的同时,提供更多的先进技术,解决可持续性问题。
工程师通过对复合材料结构的设计,特别是对碳纤维复合材料的设计使用,拓宽了性能显著提高且成本降低材料的生产范围。然而,经过五十多年研究和建立的制造众多应用并不断发展的工业需要新的绿色前体(用于制造光纤的原材料),这为目前的石油工业标准下的材料提供了可选择性。
欧盟资助的FIBRALSPEC项目已经成功改善了从可再生的如木质素有机聚合物资源中生产碳纤维。该项目成功地将强化复合技术用于不同的开发应用,如灵活的超级电容器和快速部署安全应急避难所(RDSES)。FIBRALSPEC能够研发生产纳米纤维的原型机械电动旋涂机及生产线,纳米纤维预示着新一代特殊材料的来临。
具有增强性能的碳纤维
碳纤维(CF)复合材料正逐渐融入我们的日常生活中。这些复合材料是生成智能材料和结构的关键。这些材料具有的质轻、强度高和刚度低的性能使它们在包括运输、电子和建筑等在内的工业领域具有广泛的吸引力。这种对于高要求性能的结合为材料科学和技术中一些最复杂的问题提供了工程解决方案。
然而,正如FIBRALSPEC项目助理,Costas Charitidis教授指出:“尽管CFs的工业规模化生产始于20世纪60年代后期,但持续生产制造面临许多方面有待改进的挑战。
FIBRALSPEC团队能够将他们的生产技术应用到传统的复合材料制造中,例如生产能快速部署的安全应急防护玻璃纤维(RDSES-FG),可以达到减少避难所的单位质量,增加结构刚度、耐久性和最终用户可用性的目的。此外,还生产了基于木质素的碳纤维的绿色前体,并优化了稳定氧化过程。在受环境影响的过程中,研发了可以用废碳纤维制造相关商业产品的新技术。
至关重要的是,该项目可应用于量化从过程开始的再利用到回收的绿色生命周期分析:从开始时前体的开发直至最后碳纤维废料的产出。
扩大CF的未来供应和可用性
FIBRALSPEC的一个宏伟目标是帮助欧洲工业更独立于现有的依赖于进口碳纤维和前体的供应链。为了实现这一目标,该项目一定程度集中在为许多应用提供动力的超级电容器技术的发展上,因为该技术为欧洲提供了巨大的经济潜力,并为许多工业领域提供了市场机会。
正如Charitidis教授总结的那样,“我们的项目旨在帮助欧洲在交通,电子,航空航天,建筑,能源和休闲等战略领域获得工业领导力和竞争力。”
该团队计划通过论证FIBRALSPEC工艺扩展到工业水平的可行性来建立支撑项目的结果。有针对性的工业合作伙伴关系使知识交流成为可能,对于实验室规模生产向大规模生产的转化及过程中的成本效益也是必要的。