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复合材料如何有效脱碳?

 来源:碳纤维及其复合材料技术

在全球范围内,科学家和环保主义者正在开发各种有效脱碳的方法,其中一种措施就是采用复合材料。

 

“脱碳”(decarbonization)一词是指通过降低工业产生的温室气体排放或减少化石燃料的燃烧来降低碳排放水平的过程。简单地说,脱碳与二氧化碳(二氧化碳)产量的减少有关,特别是来自运输和发电。空气中二氧化碳浓度的增加是导致气候变化的重要因素之一。

 

为什么CO2的含量会增加?

 

CO2是一种温室气体,它可以吸收太阳的热量,与氮气和氧等其他气体不同,它会随着时间的推移逐渐释放热量。由于CO2大量存在于空气中,它会导致总能量的不平衡和地球温度的升高。

 

CO2也很容易溶解在海洋中,在那里它与水分子发生反应,产生碳酸,降低海洋的pH值。pH值的降低干扰了海洋生物从水中提取钙的能力,而这对贝壳和骨骼的发育至关重要。

 

许多行业严重依赖化石燃料,如煤炭、石油和天然气作为能源。化石燃料的燃烧会导致了CO2的排放,从而导致全球变暖。研究人员认为,如果工业改变其能源,即从不可再生能源转向可再生能源(如太阳能、风能等),气候变化的影响可以减少。

 

复合材料和脱碳

 

复合材料是由两种或两种以上具有不同化学和物理性质的天然或合成材料组合而成的一种材料。新开发的复合材料不会失去单个组分的性能,但具有多种有价值的性能组合。

 

在航空航天工业中,复合材料的发展和应用时间很长。这些复合材料有助于开发更轻、更耐用的飞机结构,这有助于脱碳。世界上大多数国家都致力于实现净零碳排放,研究人员和制造商认为,使用复合材料是有效脱碳的有效方法。

 

为了呼应他们的观点,复合材料领导论坛(CLF)最近强调了复合材料在实现未来CO2净零方面的作用。复合材料被认为是最具战略性的资产,必须探索开发能够加强绿色工业革命的产品。2016年,CLF成立,为该行业提供独立的领导能力。最近,CLF关注开发新的复合材料,这将有助于应对气候变化问题。

 

复合材料脱碳工艺的研制

 

Composite Braiding公司是一家由史蒂夫·巴伯(Steve Barbour) 于2017年创立的公司。巴伯在汽车行业工作后获得了丰富的经验,并与一家复合材料制造公司的联系,意识到对一种更轻的复合材料的重要性和需求可以帮助脱碳。

 

Composite Braiding的重点是开发具有低碳足迹的产品。该公司已经建立了一个高度自动化的生产设施,将玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维等材料与热塑性材料结合在一起。新开发的先进热塑性塑料比钢更硬更强,重量减轻高达60%。

 

此外,在制造过程中使用的热塑性基体本身是可回收的。新开发的热塑性复合材料可以很容易地重复使用热和压力,不需要任何有害的化学物质。因此,这种复合材料可以很容易地重新利用和回收。

 

与传统复合材料相比,新开发的热塑性复合材料的另一个优点是其机械优越、经济和更可持续性。该公司一份有趣的统计数据显示,他们每年生产多达10万件零部件的成本与传统制造相近。另一个重要的特点是,与传统的复合材料制造工艺相比,该公司的制造工艺可减少高达95%的废物。低浪费的原因是由于剩余材料的重复使用。

 

重要的是,当这种复合材料应用于车辆时,即用于开发轻型和耐用的框架、座椅框架等,它们可以显著减少碳排放并使用更少的能源。此外,当它用于基础设施(如照明和通信桅杆、桥梁等)时,安装过程需要较少的能量,而且可提供长期的服务。

 

未来发展规划

 

 

目前,Composite Braiding正在与英国政府建立的高价值制造弹射器项目合作,并专注于创造可持续的复合材料。作为Rediscover复合材料项目的一部分,Composite Braiding旨在跟踪复合材料制造中的回收、分解、循环材料和再利用。