木纤维已经被广泛用于复合材料中,例如花园装饰。而现在,新兴的高性能韧皮纤维领域正在引起人们的兴趣。这些韧皮纤维包括亚麻,大麻和黄麻,因为它们提供了与E-玻璃纤维相当的拉伸强度和刚度,并且具有有利的减振和非研磨性能,所以具有很大的吸引力。
韧皮纤维的成本并不显著高于玻璃纤维的成本,特别是对于短/短切变体,但是几乎与所有的材料一样,它们也存在着一些明显的缺点,如吸湿性高,基质粘附性差以及对土地会造成不利影响等。但是,纤维基质界面的一些关键创新将会降低韧皮纤维复合材料所带来的不利影响,特别是在等离子体处理技术方面,其前景非常广阔。
有益的韧皮纤维也会给农民带来多样化的机会,大麻是特别有利的,因为它可以在不怎么好的土地上有效地生长。立法正在改变北美大麻的增长限制,这使得它更具吸引力。因此IDTechEx预测,在中长期内市场将以更高的速度增长。
10年来不同类型韧皮纤维的市场预测。Source Composites 2017-2027:创新,机遇,市场预测
主要原因在于,韧皮纤维和天然树脂有着可持续发展的优势,并且行业希望改善其生命周期评估(LCA)。虽然天然纤维嵌入合成树脂后不是可生物降解或可重复使用的,并且许多天然树脂由于使用人造催化剂而使其不能生物降解,但是它们仍然比石油化学来源的树脂(有时是有毒的)有优势。
主要的商业应用已经在汽车领域和运动器材领域兴起。汽车行业在车门内部使用短韧皮纤维(见下图的左上图),以提供轻质的声音和振动衰减。Ecotechnilin是短亚麻纤维产品的市场领导者;他们目前的产能为6,000-7,000吨,并计划在不久的将来进一步扩大。他们的主要市场是汽车内饰,但他们还将用于飞机上的手推车(见顶部中心照片),证明他们可以承受9G的加速度测试。
IDTechEx分析师在各种零件中使用亚麻纤维时所拍摄的照片。汽车门内部(左上角),飞机推车(顶部中心),汽车行李箱底板(右上角),汽车内饰部分的亚麻交叉口(左下方),以及带有亚麻屋顶和发动机罩的概念车(右下方)
为了反映这个行业的需求,IDTechEx也被告知Ecotechnilin不得不拒绝来自IKEA的一个非常大的订单,因为满足所需的数量将是一个挑战。
另外,连续韧皮纤维也迎来发展势头:佛吉亚与合作伙伴开发的亚麻布产品(见上图的右上图)用于干线地板,从2018年开始需求量非常大;Composites Evolution已经开发出一种单向的亚麻;Bcomp使用亚麻交叉孵化(见上图的左下图)提高了汽车内饰刚度。
从1941年亨利•福特(Henry Ford)制造的大麻车身到亚麻屋顶、发动机罩的概念车(参见右下图)以及世界上第一辆完全生物复合车(称为利娜),今年展示了生物复合材料的巨大潜力,也有助于消除不能用于结构重要部件的神话。
如前所述,人们对生物树脂兴趣日益浓厚,但目前许多解决方案在其他合成材料基质中只含有一部分生物来源材料。Pond是一个可以向大家展示的初创公司,他们开发了一种基于淀粉的生物树脂,由于良好的粘附性,与天然纤维一起使用时不需要粘合剂。这种粘合剂的去除消除了天然树脂的成本溢价并且提高了约20%的比模量。因此,大量产品即将出现,IDTechEx被告知,这种树脂将从2018年第二季度开始用于汽车内饰件。
IDTechEx将生物复合材料视为纤维复合材料世界的一个关键新兴领域。许多超大规模的工业正在流通,而且这一领域的资金计划和预期正在增加。有关天然纤维和树脂的更多信息,包括参与者,制造商和预测,请参阅IDTechEx Composites 2017-2027的报告:创新,机遇和市场预测。
IDTechEx对生物复合材料的研究是与剑桥大学的学生合作进行的,他们正在努力获得可持续发展的工程硕士学位。