一艘德國制造的船窿撬、一座荷蘭的人行天橋和奧地利的木釘似乎沒有什么共同之處启昧，但它們卻有一個重要的共同點：它們都是由生物復(fù)合材料制成的。在歐洲木材和天然纖維復(fù)合材料會議上劈伴，三位創(chuàng)新獎的獲獎?wù)哒故玖藢鹘y(tǒng)復(fù)合材料的強度密末、耐用性、輕量化與天然可再生資源的環(huán)境效益相結(jié)合的優(yōu)勢。
可持續(xù)發(fā)展的生物基復(fù)合材料
生物基復(fù)合材料是相對于化石基復(fù)合材料而言严里，是指利用可再生資源（動物新啼、植物和微生物）為原料，通過生物刹碾、化學(xué)以及物理等方法燥撞，或者與其他材料復(fù)合，在宏觀上組成具有新性能的材料迷帜。
生物基材料包括生物基平臺化合物叨吮、生物塑料、功能糖產(chǎn)品瞬矩、木塑復(fù)合材料等茶鉴，它具有傳統(tǒng)高分子材料不具備的綠色、環(huán)境友好景用、原料可再生以及可生物降解的特性涵叮。其制品既包括日常生活中經(jīng)常能見到的生活用品，如包裝材料伞插、一次性日用品等割粮，也包括技術(shù)含量高、附加值高的藥物控制釋放材料和骨固定材料及人體組織修復(fù)材料等生物醫(yī)用材料等媚污。
按可再生資源的利用方式舀瓢，生物基復(fù)合材料可分為天然高分子生物基復(fù)合材料和合成高分子生物基復(fù)合材料。
天然高分子生物基復(fù)合材料耗美，直接利用可再生資源的高分子材料京髓，即生物基材料與生物基材料、生物基材料與廢舊高分子材料等制造的復(fù)合材料商架，以及生物基材料與硅酸鹽材料和玻璃纖維等無機物質(zhì)制造的復(fù)合材料堰怨，如木塑復(fù)合材料和木基陶瓷復(fù)合材料等。
合成高分子生物基復(fù)合材料蛇摸，間接利用可再生資源备图，通過化學(xué)、生物化學(xué)的方法將可再生資源轉(zhuǎn)化為低分子量的化合物單體赶袄，并進一步加工成可降解高分子材料揽涮、功能高分子材料、生物基膠黏劑等饿肺，如蛋白類膠黏劑蒋困、聚乳酸和生物聚乙烯等。
作為生物基復(fù)合材料原料的天然纖維唬格，其成分包括各類纖維素家破、半纖維素颜说、丹寧等天然多糖购岗，表面是親水的汰聋，而生物基復(fù)合材料另外一大類原料為有機合成高分子樹脂，是表面疏水的喊积。兩者的表面性能差異巨大烹困，由于界面相互作用力弱、易產(chǎn)生缺陷乾吻，對形成復(fù)合材料不利髓梅。用這兩類原料生產(chǎn)復(fù)合材料，可以通過對纖維和樹脂進行改性绎签，提高界面之間的相互作用力的方法改善復(fù)合材料的性能枯饿。但復(fù)合材料界面性能有所改善后，沖擊等性能有所下降诡必，而且并沒有在多種改性處理方法中找到最好的解決辦法奢方。
生物基材料來源于自然界中動、植物以及微生物資源爸舒，它們是取之不盡蟋字、用之不竭的可再生資源，已成為最有希望大規(guī)模替代石油資源扭勉，實現(xiàn)資源可持續(xù)性利用的新興材料之一鹊奖。生物基復(fù)合材料用量的增加有助于降低對石油類不可再生資源持續(xù)增長的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境和資源的可持續(xù)發(fā)展涂炎。
根據(jù)PRESCIENT STRATEGIC INTELLIGENCE網(wǎng)最新市場預(yù)測忠聚，2017年全球生物復(fù)合材料市場價值達41.672億美元，預(yù)計到2023年將達到84.743億美元唱捣，預(yù)測期內(nèi)的復(fù)合年增長率為12.8%咒林。市場增長受到諸如汽車行業(yè)對綠色復(fù)合材料需求增加和天然復(fù)合材料對環(huán)境影響較小等因素的推動。
綠色航行
GreenBente24號船的特性包括生物復(fù)合材料中亞麻纖維的剛度爷光、抗沖擊性和耐磨性等特性垫竞，而軟木有助于提供輕質(zhì)和防水性能。
Friedrich Johann Deimann創(chuàng)立了GreenBoats公司蛀序，并開發(fā)了玻璃纖維和苯乙烯基聚酯樹脂的替代品欢瞪，這些樹脂通常用于造船。他在亞麻纖維徐裸、軟木和生物基（亞麻籽油）環(huán)氧樹脂中發(fā)現(xiàn)了環(huán)保遣鼓、可行的替代品。
GreenBente24帆船采用80%可再生材料制成重贺，并采用真空灌注骑祟。亞麻纖維提供剛度回懦、減震、抗沖擊和耐磨性次企，而輕質(zhì)軟木則增加了防水性怯晕。其結(jié)果是這艘船在受損后不會發(fā)生斷裂，不會向水中釋放有毒物質(zhì)缸棵，也不會讓水進入船體的復(fù)合夾層核心舟茶。Deimann補充道：“這些產(chǎn)品最后的觸感非常好。”
亞麻基復(fù)合材料的強度和剛度略小于玻璃纖維層壓板堵第。但是亞麻纖維的密度只有玻璃纖維的一半吧凉，所以綠色船只的重量要少100磅√ぶ荆可再生生物材料對環(huán)境也更有利阀捅，因為它們可以在很少的二氧化碳排放的情況下進行收獲及加工。
雖然GreenBente24比用環(huán)氧樹脂制成的類似高端游艇價格貴了15%到20%针余，但客戶需求穩(wěn)定饲鄙。“第一批客戶已經(jīng)在德國的海洋和湖泊上愉快地航行了。”Deimann說涵紊。其為船只開發(fā)的生物復(fù)合材料也被用于在歐洲生產(chǎn)旅行拖車傍妒。
通往未來的人行天橋
這座46英尺長的人行天橋完全由大麻和亞麻等生物復(fù)合材料制成，每平方英尺可承載102磅重量摸柄。
荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)擁有世界上第一座完全由生物復(fù)合材料建造的人行天橋颤练。這座46英尺長的橋是由一個包括幾所地區(qū)大學(xué)和復(fù)合材料制造商組成的聯(lián)盟NPSP共同建造的。
這座橋重約3300磅驱负，每平方英尺可承重102磅嗦玖。其生物復(fù)合材料包括麻纖維和亞麻纖維。埃因霍溫大學(xué)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計教授Patrick teuffer表示：“我們的想法是跃脊，亞麻纖維能夠滿足此類橋梁的機械要求宇挫。”纖維也很容易從項目的工業(yè)合作伙伴那里獲得。
為了制造橋梁酪术，大麻和亞麻纖維被嵌入聚乳酸（PLA）泡沫芯層夾層內(nèi)器瘪，再用真空注射工藝注入生物樹脂。
該橋于2016年10月安裝在溪流上绘雁，橋上還包括28個傳感器橡疼，可以持續(xù)測量其強度、剛度和變形（蠕變行為）庐舟。大學(xué)的工作人員也在實驗室里測試橋梁材料的性能欣除。
“關(guān)于這種生物材料長期表現(xiàn)將如何還沒有太多的經(jīng)驗。”Teuffel說挪略，“如果你真的打算讓這類項目持續(xù)10年历帚、20年甚至60年滔岳，就必須確定一個不應(yīng)超過的壓力水平，以避免出現(xiàn)蠕變問題挽牢。”該團隊已經(jīng)獲得了建造一個小型生物復(fù)合材料館的撥款谱煤，并希望今年在埃因霍溫再建一座橋。“我相信在未來會有更多的應(yīng)用卓研。”Teuffel說趴俘。
木頭制成的釘子
用于氣動釘槍的LignoLoc木質(zhì)排釘睹簇，由高密度山毛櫸木材壓制奏赘，并采用酚醛樹脂壓縮而成。
木釘是世界上最古老的緊固件之一太惠，但奧地利的貝克緊固件集團利用其LignoLoc®整理木釘在產(chǎn)品上進行了非衬ヌ剩現(xiàn)代的創(chuàng)新。無頭釘子由直的凿渊、高密度的本土山毛櫸木制成梁只，以酚醛樹脂壓縮，得到的木釘拉伸強度與鋁釘相似埃脏。使用一把特制的釘槍可將釘子釘入木頭搪锣。
在北美銷售貝克產(chǎn)品的FASCO美國公司產(chǎn)品銷售經(jīng)理Chad M. Giese說，木質(zhì)素釘子的一個優(yōu)勢是沒有熱傳遞彩掐。“它們只與它們固定的材料一樣具有導(dǎo)電性构舟。”他說，“金屬釘從建筑物內(nèi)部向外部傳遞冷熱堵幽，反之亦然——這會產(chǎn)生冷凝狗超，從而導(dǎo)致釘子周圍腐爛。”
此外朴下，木質(zhì)素釘子可以打磨或切割努咐，而不會損壞施工過程中使用的任何鉆頭或鋸子。而且殴胧，將釘子釘入木頭會產(chǎn)生“木質(zhì)素焊接”渗稍，當(dāng)釘子摩擦產(chǎn)生的熱量融化木質(zhì)素時，就會形成一種化學(xué)鍵团滥。木質(zhì)素是一種存在于木材細(xì)胞壁中的有機聚合物竿屹。
LignoLoc釘子已被用于緊固交叉層壓木材以及生態(tài)家具和高端綠色建筑的生產(chǎn)。木托盤制造商是另一個潛在的市場惫撰，因為他們可以在使用后粉碎其產(chǎn)品而無需提前去除金屬羔沙。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
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