Biokompozit - Biocomposite
![]() | tento článek potřebuje další citace pro ověření.Říjen 2009) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |

A biokompozit je Kompozitní materiál tvořený a matice (pryskyřice ) a posílení přírodní vlákna.[1] Environmentální obavy a náklady na syntetická vlákna vedly k založení použití přírodních vláken jako výztuže v polymerních kompozitech. Fázi matrice tvoří polymery odvozený od obnovitelný a neobnovitelné zdroje. Matrice je důležitá k ochraně vláken před degradace životního prostředí a mechanické poškození, aby vlákna držela pohromadě a přenášela na ně zatížení. Kromě toho jsou biovlákna hlavní složkou biokompozitů, které jsou odvozeny z biologického původu, například vlákna z plodiny (bavlna, len nebo konopí ), recyklovaný dřevo, odpad papír, vedlejší produkty zpracování plodin nebo regenerované celulózové vlákno (viskóza / umělé hedvábí). Zájem o biokompozity rychle roste z hlediska průmyslových aplikací (automobily, železniční vůz, letecký a kosmický průmysl, válečný aplikace, konstrukce, a obal ) a základní výzkum díky jeho velkým výhodám (obnovitelný, levný, recyklovatelné, a biologicky odbouratelný ). Biokompozity lze použít samostatně nebo jako doplněk ke standardním materiálům, jako je uhlíkové vlákno. Zastánci biokompozitů uvádějí, že použití těchto materiálů zlepšuje zdraví a bezpečnost při jejich výrobě, je lehčí, má podobnou vizuální přitažlivost jako dřevo a je šetrnější k životnímu prostředí.[2][3][4][5][6]
Vlastnosti

Rozdíl pro tuto třídu kompozitů je v tom, že jsou biologicky odbouratelné a méně znečišťují životní prostředí, což je problémem mnoha vědců a inženýrů, aby se minimalizoval dopad výroby kompozitu na životní prostředí. Jedná se o obnovitelný zdroj, levný a v některých případech zcela recyklovatelný.[7] Jednou z výhod přírodních vláken je jejich nízká hustota, která má kromě nižších výrobních nákladů za následek vyšší měrnou pevnost v tahu a tuhost než u skleněných vláken. Biokompozity jako takové by mohly být životaschopnou ekologickou alternativou ke kompozitům z uhlíku, skla a umělých vláken. Přírodní vlákna mají dutou strukturu, která poskytuje izolaci proti hluku a teplu. Jedná se o třídu materiálů, které lze snadno zpracovat, a proto jsou vhodné pro širokou škálu aplikací, jako jsou obaly, budovy (střešní konstrukce, mosty, okna, dveře, zelená kuchyně), automobily, letecký průmysl, vojenské aplikace , elektronika, spotřební zboží a lékařský průmysl (protézy, kostní dlahy, ortodontické oblouky, totální náhrada kyčle a kompozitní šrouby a kolíky).
Klasifikace
Biokompozity se dělí na nedřevná vlákna a dřevo vlákna, která všechna obsahují celulóza a lignin. Nedřevná vlákna (přírodní vlákna) jsou pro průmysl atraktivnější díky fyzikálním a mechanickým vlastnostem, které představují. Tato vlákna jsou také relativně dlouhá vlákna a mají vysoký obsah celulózy, který poskytuje vysokou pevnost v tahu a stupeň krystalinity celulózy, zatímco přírodní vlákna mají určité nevýhody, protože mají hydroxyl skupiny (OH) ve vlákně, které mohou přitahovat molekuly vody, a vlákno tak může bobtnat. Výsledkem jsou mezery na rozhraní kompozitu, které ovlivní mechanické vlastnosti a ztrátu rozměrové stability. Dřevěná vlákna mají tento název, protože téměř 60% jeho hmotnosti tvoří dřevěné prvky. Představuje vlákna měkkého dřeva (dlouhá a pružná) a vlákna tvrdého dřeva (kratší a tužší) a má nízký stupeň krystalinity celulózy.

Biokompozity / biovlákna | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Nedřevěná přírodní vlákna | Dřevěná vlákna | ||||||
Sláma vlákna | Lýko | List | Semeno / ovoce | Travní vlákna | --------------- | Recyklovaný | |
Příklady | |||||||
Rýže, pšenice, sláma kukuřice | Kenaf, len, juta, konopí | Henequen, sisal, listové vlákno | Bavlna, kokosové vlákno, kokos | Bambus, bambusové vlákno, spínací tráva, sloní tráva | Měkké a tvrdé dřevo | Noviny, časopisová vlákna |
Přírodní vlákna se dělí na slámu vlákna, lýko, list, semínko nebo ovoce, a tráva vlákna. Vlákna nejpoužívanější v průmyslu jsou len, juta, konopí, kenaf, sisal a kokosové vlákno. Sláma vlákna lze nalézt v mnoha částech světa a je to příklad levného vyztužení biokompozitů. Dřevěná vlákna lze recyklovat nebo nerecyklovat. Tak, mnoho polymerů jako polyethylen (PE), polypropylen (PP) a polyvinyl chlorid (PVC) se používají v průmyslových odvětvích výroby dřevěných kompozitů.
Lněné aplikace
Lněné plátěné kompozity fungují dobře pro aplikace, které hledají lehčí alternativu k jiným materiálům, zejména pro aplikace v interiérech automobilů a sportovních zařízeních. Pro automobilové interiéry společnost Composites Evolution provedla testování prototypů pro Land Rover Defender a Jaguar XF, přičemž lněný kompozit Defenderu byl o 60% lehčí než produkční protějšek při stejné tuhosti a lněný kompozitní díl XF o 35% lehčí než výrobní komponent při stejné tuhosti[8]
Ve sportovním vybavení vyrobila společnost Ergon Bikes koncepční sedlo, které získalo první místo mezi 439 položkami v kategorii Příslušenství na veletrhu Eurobike 2012, významném veletrhu cyklistického průmyslu.[9] VE Paddles vyrábí lopatky na čluny.[10] Společnost Flaxland Canoes vyvinula kánoi s potahem z lněného plátna.[11] Magine Snowboards vyvinul snowboard, který obsahuje lněné prádlo.[12] Samsara Surfboards vyrobila lněné lněné surfové prkno.[13] Lynx Idris Ski získal v roce 2013 cenu ISPO za lyže Lynx[14]
Lněné lněné kompozity také fungují pro aplikace, pro které je požadován vzhled, dojem nebo zvuk dřeva, ale bez náchylnosti k deformaci. Aplikace zahrnují nábytek a hudební nástroje. V oblasti nábytku navrhl tým na Sheffield Hallam University skříňku se zcela udržitelnými materiály, včetně lněného plátna.[15] U hudebních nástrojů Blackbird Guitars vyrobil ukulele vyrobené z lněného plátna, které získalo řadu ocenění za design v kompozitním průmyslu,[16][17][18][19] stejně jako kytara[20]
Zelené kompozity
Zelené kompozity jsou klasifikovány jako biokompozit kombinovaný přírodními vlákny s biologicky odbouratelný pryskyřice. Zelené kompozity se nazývají hlavně kvůli jejich odbouratelným a udržitelným vlastnostem, které lze snadno zlikvidovat bez poškození životního prostředí. Zelené kompozity se kvůli své odolnosti používají hlavně ke zvýšení životního cyklu produktů s krátkou životností.[1]
Hybridní kompozity
Další třída biokompozitu se nazývá „hybridní biokompozit“, který je založen na různých typech vláken do jedné matrice. Vlákna mohou být syntetická nebo přírodní a mohou být náhodně kombinována za vzniku hybridních kompozitů.[1] Jeho funkčnost závisí přímo na rovnováze mezi dobrými a špatnými vlastnostmi každého jednotlivého použitého materiálu. Kromě toho, při použití kompozitu, který má v hybridním kompozitu dva další typy vláken, může jedno vlákno stát na druhém, když je blokováno. Vlastnosti tohoto biokompozitu závisí přímo na vláknech počítajících jejich obsah, délku, uspořádání a také vazbu na matrici. Zejména síla hybridního kompozitu závisí na přetržení jednotlivých vláken.
Konopné aplikace
Kompozity z konopných vláken fungují dobře v aplikacích, kde je důležité snížení hmotnosti a zvýšení tuhosti. Pro aplikace dobré pro spotřebitele Trifilon vyvinula řadu biokompozitů z konopných vláken, které nahradí konvenční plasty. Kufry, chladicí boxy, pouzdra na mobilní telefony a kosmetické obaly byly vyrobeny z kompozitů z konopných vláken.
Kompozitní kufr z konopných vláken
Kompozit z konopných vláken - kosmetické balení
Konopný vláknový kompozit - pouzdro na mobilní telefon
zpracovává se

Při výrobě biokompozitů se používají techniky, které se používají k výrobě plastů nebo kompozitních materiálů. Mezi tyto techniky patří:
- Strojní lis;
- Vinutí vlákna;
- Pultruze;
- Vytlačování (nejpoužívanější, hlavně pro zelený biokompozit);
- Vstřikování;
- Lisování;
- Lisování pryskyřice;
- Směs pro formování plechů.
Reference
- ^ A b C Fazeli, M .; Florez, J .; Simão, R. (9. listopadu 2018). "Zlepšení adheze celulózových vláken k termoplastické škrobové matrici úpravou plazmovou úpravou". Kompozity Část B: Inženýrství. 163: 207–216. doi:10.1016 / j.compositesb.2018.11.048.
- ^ „Jsou kompozity z přírodních vláken ekologicky lepší než kompozity vyztužené skleněnými vlákny?“ (PDF). Michiganská státní univerzita. Michiganská státní univerzita. Citováno 29. srpna 2015.
- ^ „Mohou být udržitelné, ale jak dobré jsou pro lena len a juta?“. Inženýrské materiály. Findlay Media. Citováno 8. září 2015.
- ^ „Aktualizace biokompozitů: Beyond eco-branding“. Kompozitní svět. Gardner Business Media, Inc.. Citováno 1. září 2015.
- ^ „Průvodce biokompozity“. NetComposites. NetComposites Ltd.. Citováno 2018-10-01.
- ^ Fazeli, M .; Keley, M .; Biazar, E. (2. května 2018). "Příprava a charakterizace kompozitních filmů na bázi škrobu vyztužených celulózovými nanovlákny". International Journal of Biological Makromolecules. 116: 272–280. doi:10.1016 / j.ijbiomac.2018.04.186. PMID 29729338.
- ^ „Jsou kompozity z přírodních vláken ekologicky lepší než kompozity vyztužené skleněnými vlákny?“ (PDF). Michiganská státní univerzita. Michiganská státní univerzita. Citováno 29. srpna 2015.
- ^ „Lehký modul tuhých dveří“. Kompozitní vývoj. Kompozitní vývoj. Archivovány od originál dne 9. září 2015. Citováno 1. září 2015.
- ^ „Lenové sedlo Ergon Bike Ergonomics je uznávané celým cyklistickým průmyslem“. Hrajte přirozeně chytře. Bcomp. Citováno 9. září 2015.
- ^ "Lněné kompozitní pádlo od společnosti VE Paddles používající Bcompův lněný kompozit". Kompozity JEC. Centrum pro propagaci kompozitů. 12. 12. 2013. Citováno 1. září 2015.
- ^ „Composites Evolution Showcase Biotex Flax Canoe“. NetComposites. NetComposites. Citováno 2018-10-01.
- ^ „Biocomposite snowboard using Biotex lněná tkanina“. Kompozity JEC. Centrum pro podporu kompozitů. Červen 2012. Citováno 9. září 2015.
- ^ „Samsara„ eko surf “obsahuje lněné vlákno Biotex“. Materiály dnes. Elsevier. Citováno 9. září 2015.
- ^ „Lyže Idris - Lynx - vítěz ceny ISPO 2013“. ISPO. ISPO. Citováno 10. září 2015.
- ^ „Lehký modul tuhých dveří“. Sheffield Hallam University. Sheffield Hallam University. Citováno 1. září 2015.
- ^ „Blackbird uvádí na trh kompozitní hudební nástroj na bázi rostlinných vláken“. Kompozitní svět. Gardner Business Media. Citováno 3. července 2015.
- ^ „Podívejte se na soutěž: Navštivte pavilon ocenění na výstavě Composites And Advanced Material Expo (CAMX)“. Kompozitní svět. Gardner Business Media. Citováno 3. července 2015.
- ^ „To nejlepší z JEC Americas“. Kompozitní svět. Gardner Business Media. Citováno 3. července 2015.
- ^ „Cena IDSA IDEA 2014 - Bronz - Zábava - Blackbird Clara Ukulele“. Společnost průmyslových designérů Ameriky. 20. 06. 2014. Citováno 8. července 2015.
- ^ „A teď lněná kytara“. Oakland Magazine. Telegrafní média. Citováno 3. července 2015.
Bibliografie
- Pingle, P. Analytické modelování tvrdých biokompozitů. ProQuest, 2008. University of Massachusetts Lowell. Webová stránka: https://books.google.com/books?id=XRLEstOKTiEC&printsec=frontcover&dq=biocomposites&hl=ptBR&sa=X&ei=ie42VJT3Jva1sQTVm4DYDA&ved=0CEAQ6AEwBQ#v=onepage&q=biocomposites&f=false
- Mohanty, A.K .; Misra, M .; Drzal, L.T. Přírodní vlákna, biopolymery a biokompozity. CRC Press, 2005. Web: https://books.google.com/books?id=AwXugfY2oc4C&dq=biocomposites&hl=ptBR&source=gbs_navlinks_s
- Averous, L .; Le Digabel, F. Vlastnosti biokompozitů na bázi lignocelulózových plnidel. Science Direct, 2006. Web: http://www.biodeg.net/fichiers/Properties%20of%20biocomposites%20based%20on%20lignocellulosic%20fillers%20(Proof).pdf
- Averous, L. Biokompozity na bázi celulózy: srovnání různých vícefázových systémů. Kompozitní rozhraní, 2007. Web: http://www.biodeg.net/fichiers/Cellosebased%20biocomposites%20(Abstract-Proof).pdf[trvalý mrtvý odkaz ]
- Halonen, H. Strukturální změny během zpracování celulózového kompozitu. Stockholm, 2012. Webové stránky: http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:565072/FULLTEXT01.pdf
- Fowler, P; Hughes, J; Elias, E. Biokompozity: technologie, pověření v oblasti životního prostředí a tržní síly. Journal of the Science Food and Agriculture, 2006. Web: http://www.bc.bangor.ac.uk/_includes/docs/pdf/biocomposites%20technology.pdf
- Todkar, Santosh Sadashiv; Patil, Suresh Abasaheb (říjen 2019). "Přehled hodnocení mechanických vlastností polymerních kompozitů vyztužených vlákny ananasového listu (PALF)". Kompozity Část B: Inženýrství. 174: 106927. doi:10.1016 / j.compositesb.2019.106927.