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天然纤维复合材料的最新研究趋势

玻璃纤维增强复合材料成本低且强度适中,多年来已得到广泛应用,但是大量使用这种材料会导致严重的环境问题,随着全球环保意识的普遍增强,许多国家都在重点开发可循环使用的复合材料。经研究,天然纤维(包括植物纤维与动物纤维)可以作为一种新型增强材料,用于家用产品和生物医学工程产品的复合材料中。
????? 研究表明,大麻、剑麻、黄麻、棕榈叶和竹子纤维等植物纤维是极佳的增强材料,与热塑性基体结合,可制成“绿色复合材料”。这些纤维可重复使用,不会对环境造成任何实质性的破坏,并且相对于其它用于中等强度产品中的纤维而言,其预处理成本较低,因此是用来制造家用产品、建筑物部件(次级结构)、汽车与飞机内饰件的理想材料。
????? 但是,仍有许多关键因素可能影响植物纤维在复合材料中的作用,包括:纤维的质量稳定性和几何结构稳定性、加工的温度、吸水性和疏水性、纤维与基体(经过表面处理和未经过表面处理)之间的界面粘结性能、在不同生产环境下的浸润性等。
????? 除了植物纤维,动物纤维也是一种天然纤维,近来也被应用于生物医学工程领域。蚕丝、蛛丝、鸡毛纤维和人的毛发均可作为增强材料,用于生物降解或生物吸收聚合物,制成可完全生物降解的聚合物复合材料。此外,这些纤维还可作为正交层增强材料,以用来增强平纹纤维复合材料的抗分层性。
开元棋牌数据修改器 ????? 在聚合物基复合材料中采用动物纤维的难度与使用植物纤维的难度差不多。然而,由于制成的复合材料将被用作植物或骨骼固定器,所以纤维的来源和消毒过程至关重要。注射成型时,要精确控制加工温度。为增强纤维和基体之间的胶接强度,通常需要进行脱胶以去除动物纤维表面的蛋白质层。与植物纤维相比,每千克动物纤维的成本相对较高,所以动物纤维通常应用于生物医学工程,而不用于开发家用产品。
????? 天然纤维在产品设计和工程中的应用得到了广泛的关注,在过去几年里对该领域进行了综合研究。然而,还有很多问题有待解决,比如,界面粘结和应力转移性能。为了扩大天然纤维的应用范围,解决环境问题,还需要进行更多的研究。

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图1? 不同种类的植物天然纤维

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图2? 用于开发复合材料的天然纤维家族

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