关于绿色复合材料，这些内容你需要了解

什么是绿色复合材料？

狭义上的绿色复合材料是指组分材料中至少有一种是由天然资源获取并能完全降解的复合材料。也称为生物复合材料或生态复合材料(bio-composites或eco-composites)。

广义上的绿色复合材料从绿色环保和可持续发展的要求出发，应包括以可再生生物质资源为原材料的复合材料以及绿色化的高性能复合材料。

为什么要发展绿色复合材料？

绿色复合材料的发展符合“碳中和”的发展目标。随着不可再生资源的不断消耗，可再生资源的开发利用对于国家经济的可持续发展以及材料领域的可持续发展显得尤为重要。

绿色复合材料在全球范围内的研究、开发和应用已逐渐成为材料科学和材料技术发展的一种趋势，在材料设计、原材料提取、制造加工、产品使用、回收再生以及产业化等方面取得重要进展，在汽车、高铁、建筑、航空以及船舶等方面应用迅速扩大，随着石化高分子材料及其复合材料资源的日益短缺，绿色复合材料对可持续发展的地位和作用将更为突出。

绿色复合材料应用方向

1.    汽车：天然纤维目前在汽车部件中大量使用，它们是玻璃纤维的良好替代品，也是合成聚合物的适当增强材料。它们用于装饰零件，仪表板零件，车门，面板，包裹架，座垫，靠背和头枕，机舱衬里，后备箱等。

连续植物纤维无纺织物复合材料汽车衬板(图片来源于网络)

连续植物纤维无纺织物复合材料汽车内饰板(图片来源于网络)

奔驰车中的天然纤维复合材料汽车零部件

2.    航空：近年国际社会强烈关注环境、资源、低碳和减排问题，而航空运输业实现这些目标的主要途径之一就是选用更加轻质高强的材料，特别是复合材料，并用天然原料部分替代现有的材料，如用植物纤维部分替代玻璃纤维。

植物纤维混杂纸蜂窝芯（图片来源：中航复材）

益小苏与德国宇航院和欧盟ECO-CAMPASS项目主管合影，大家手里拿的就是绿色复合材料航空制件展示件

3.    轨道交通：轨道交通装备制造业是我国自主创新程度最高、国际创新竞争力最强、产业带动效应最明显的高端装备制造行业之一。在新的发展时期，绿色、环保、智能、可持续等理念使公众对轨道交通安全、舒适、环保和可靠的期望不断提高，在这一方面，绿色复合材料将大有可为。

轨道交通用绿色复合材料（图片来源：李岩/同济大学，植物纤维增强复合材料）

4.    建筑：在国家大力倡导建设环境友好型社会和实现可持续发展的背景下，开发植物纤维增强树脂基复合材料助力绿色建筑产业发展，已经成为国内外先进材料及技术领域共同关注的话题。

5.    ……

绿色复合材料市场前景

2018年全球复合材料产量为1140万吨，根据数据分析，2019年全球复合材料产量将保持5%的增长，达到1197万吨左右。复合材料产业是我国重点扶持的高新技术产业之一。

当前，在国家和人民日益重视环境大背景下，环保严查必然常态化。绿色复合材料的开发和利用将有利于实现企业的清洁生产和绿色发展。

绿色复合材料目前存在的问题

1.    原材料供应链有待拓展；

2.    制备成本过高；

3.    纤维与树脂的匹配性能较差；

4.    物理机械性能有待提高；

5.    应用有待开发等问题。

绿色复合材料发展方向

1.    拓展原材料供应链。开发新型的生物树脂基体和纤维增强体,一是在现有研究基础上继续提高原材料的性能,逐步向高端应用的复合材料方向发展;二是充分利用资源,利用不与粮食作物和经济作物竞争的可再生植物资源,或城市、工业废弃物、造纸和纺织等副产物开发生物树脂基体材料和再生纤维素纤维增强材料。

2.    开发新型高效低成本的复合工艺和成型制造技术。在现有挤出、模压等工艺基础上,扩展到高性能复合材料的一些高度数字化和自动化成型制造工艺,如树脂传递模塑、自动铺丝/自动铺带、大型制件的非热压罐成型、双真空袋成型等,提高工效、降低成本,实现绿色复合材料大尺寸的制件成型

3.    扩大应用范围。提高绿色复合材料的性能和质量,降低成本,实现产品的多规格化和多功能化,推动绿色复合材料向航空航天等高端应用发展。

参考资料：《绿色复合材料》，唐见茂

《2021绿色复合材料论坛》于2021年6月在宁波召开。会议以“生态循环 绿色发展”为口号，主要围绕绿色复合材料中树脂、纤维及其复合材料应用展开，旨在提供一个共享绿色复合材料科研成果及前沿技术，了解绿色复合材料发展趋势，拓宽研究思路，加强有关绿色复合材料研究和探讨，促进绿色复合材料领域成果产业化合作的平台。大会诚邀国内外高校、科研机构专家、学者，企业界人士及下游用户单位等参会交流。