什么是天然纤维复合材料？基础知识、应用和未来潜力
概述
简介
天然纤维聚合物复合材料
天然纤维
聚合物：热固性和热塑性
基本特性
影响NFPC的参数
NFPC 应用
强制采用函数
结论
介绍
有过在过去几年中，消费者对可再生资源的新产品有着严格的认识。绿色营销、对回收利用的新观点、社会影响和认知价值观的改变，使消费者走向环保的结果。具体而言，正在开发和重新设计复合材料，以改进和适应传统产品，并以可持续和负责任的方式推出新产品。
本文探讨最新发布的天然纤维聚合物复合材料趋势，同时提供有关天然纤维、聚合物的见解，突出其特性和应用
天然纤维聚合物复合材料
天然纤维聚合物复合材料（NFPC）是一种聚合物基体嵌入高强度天然纤维的复合材料。
复合材料中的天然纤维
天然纤维 由植物、动物和地质过程产生。它们可用作复合材料的组成部分，其中纤维的取向会影响性能。下表涵盖了几种成功的天然纤维演变，并在性能上与无碱玻璃纤维进行了比较。
设计复合材料时零件，加固的选择是需要做出的首要重要决定之一。在为您的应用选择合适的增强材料时，您不应忽视天然纤维作为一种可行的选择，直到根据您的要求将其排除，因为它们为整体生产带来可持续性。但是，在做出决定之前，您应该考虑一些关键属性。在下表中，突出了天然纤维的一些优势和比较劣势。
聚合物：热固性和热塑性塑料
另一个关键组件NFPC 的一种聚合物是将天然纤维结合在一起的聚合物。通常，对于结构应用，聚合物可分为两大类，热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性和热固性聚合物的分子结构热塑性基体材料的结构由一维或二维分子组成，因此这些聚合物在升高的热量范围内趋于变软，并在整个冷却过程中恢复其性能。
其他另一方面，热固性塑料可以定义为高度交联的聚合物，仅使用热量或使用热量和压力以及光照射即可固化。这种结构赋予了热固性聚合物良好的特性，例如高度灵活，可定制所需的最终特性、高强度和模量。
热塑性塑料被广泛使用用于 NFPC，因为它们可以多次重复使用，而热固性聚合物要么必须经过化学过程，要么需要焚烧处理。
基本特征
天然纤维复合材料彼此不同。根据之前的报道，由于纤维种类、来源和水分条件不同。 NFPC 的性能取决于机械成分、微纤维角度、结构、缺陷、细胞尺寸、物理特性、化学特性以及纤维与基质的相互作用等因素。
用于结构工程应用的天然纤维复合材料的特性由于市场上的每个产品都有类似的缺点，天然纤维增强聚合物复合材料也有缺点。由于这两个相之间的化学结构不同，天然纤维和聚合物基体之间的接缝是一个需要考虑的问题。它导致在 NFPC 界面期间无效的应力传递。
天然纤维包含一个名为羟基的活性基团，使纤维具有亲水性。 NFPCs，由于天然纤维中的羟基，亲水性天然纤维和疏水性聚合物基质之间发生较弱的界面键合。它可以生产具有软机械和物理性能的NFPCs。
影响NFPC的参数
不同的因素可以影响 NFPC 的特性和性能。天然纤维的亲水性和纤维负载也会影响复合材料的性能。通常，需要高纤维负载才能获得 NFPC 的良好性能。
NFPC 成分的热分解范围以及对复合成分特性的后续影响通常，请注意纤维含量的增加会改善复合材料的拉伸性能。另一个显着影响复合材料性能和表面特性的重要因素是所使用的工艺参数。为了获得生产复合材料的最佳属性，应严格选择合适的工艺技术和参数。天然纤维的化学成分也显着影响以纤维素、半纤维素、木质素和蜡的百分比为代表的复合材料的特性。
NFPC 应用程序
本节, 介绍和讨论了天然纤维已经在使用的应用、可以使用的地方以及它们在许多不同行业的应用的未来。
汽车行业
在汽车中在行业中，NFPC 复合材料有资格用于车辆的侧板和前板，因为它们不是主要的结构部件。 NFPC复合材料替代传统玻璃纤维复合材料和铝材，可部分降低车辆成本和重量。
土木工程行业
天然纤维-用于住宅的水泥复合材料仅限于外部应用，例如壁板和屋顶。这些结构需要额外的保护涂层材料，以避免风化侵蚀。
强制采用函数
各种行业如由于汽车、能源、建筑和航空航天等行业正受到社会和政府的挑战，需要生产更环保的产品并减少对化石燃料的依赖。从这个角度来看，欧盟委员会执行了“欧洲指南 2000/53/EG”，以将汽车的可重用性提高到 2005 年车辆重量的 85%。到 2015 年，这一比例上升到 95%。
这种类型的编码是采用天然纤维复合材料的重要驱动因素。在这种情况下，天然纤维是行业应对社会经济和环境挑战的有吸引力的选择。
天然纤维复合材料应用此外，天然纤维的使用将在农村和欠发达地区创造就业机会，从而帮助实现联合国可行的发展目标，即减少贫困、实现全面和可持续的工业化和促进创新、创建可持续的城市和社区，以及负责任的生产和消费。因此，天然纤维将在我们社会的社会经济发展中发挥至关重要的作用。
结论
NFPC尽管许多因素影响使用天然纤维作为聚合物基复合材料的增强材料，但天然纤维的可再生性和成本竞争力仍然吸引着所有商业部门探索用天然纤维替代传统材料的机会。由于许多问题尚未解决，该方向的研究价值巨大。毫无疑问，NFRP复合材料的设计和制造工艺的选择将有助于其成为未来工程行业的主导结构材料之一。
来源
[1] 用于结构工程应用的天然纤维复合材料的性能
[2] 天然纤维复合材料及其应用：综述
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