Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Kulfibre fra grønne prækursorer og optimerede processer

Kredit:fabiodevilla, Shutterstock

Smarte materialer svarer på sammensatte komponenter for at tilbyde række af ønskede egenskaber, alligevel har de nuværende fremstillingsprocesser på nogle måder ikke udviklet sig siden slutningen af ​​1960'erne. FIBRALSPEC-projektet søgte at bringe disse mere ajourførte, behandler bæredygtighedsproblemer, samtidig med at ydeevnen forbedres.

Design af sammensatte strukturer, især dem, der bruger kulfibre, har gjort det muligt for ingeniører at flytte grænserne for produktionen mod materialer med stærkt forbedrede egenskaber og til reducerede omkostninger. Endnu, efter mere end fem årtiers forskning og etablering af en voksende industri, der fremstiller en lang række applikationer, der er behov for nye grønne prækursorer (de råvarer, der bruges til at fremstille fibrene), som kan tilbyde et alternativ til den nuværende industristandard for olie.

Det EU-finansierede FIBRALSPEC-projekt, er lykkedes med at forbedre produktionen af ​​kulfibre fra vedvarende ressourcer såsom lignin, en organisk polymer. Projektet lykkedes at bruge den forstærkede sammensatte teknologi til oprettelse af forskellige applikationer, såsom fleksible superkondensatorer og Rapid Deployment Secure Emergency Shelters (RDSES). FIBRALSPEC var i stand til at udvikle produktionslinjer samt en prototype Operational Mechano-Electro Spinner til produktion af nanofibre, varsler en ny generation af exceptionelle materialer.

Kulfiber med forbedrede egenskaber

Kulfiber (CF) kompositmaterialer integreres i stigende grad i vores hverdag. Disse kompositter er nøglen til generation af smarte materialer og strukturer. Egenskaber inklusive deres lette vægt, høj styrke og lav stivhed, gøre disse materialer attraktive for en bred vifte af industrisektorer, herunder transport, elektronik og konstruktion. Denne kombination af meget eftertragtede ejendomme giver ingeniørløsninger til nogle af de mest komplekse problemer inden for materialevidenskab og teknologi.

Endnu, som FIBRALSPEC projektkoordinator, Professor Costas Charitidis påpeger, "Selvom produktionen af ​​CF'er i industriel skala startede i slutningen af ​​1960'erne, fortsatte produktionsudfordringer giver stadig mange muligheder for forbedringer."

FIBRALSPEC-teamet var i stand til at anvende deres produktionsteknikker til traditionel kompositfremstilling, for eksempel i produktionen af ​​Rapid Deployment Secure Emergency Shelter-glasfiber (RDSES-FG). Dette resulterede i, at shelternes enhedsmasse blev reduceret, mens strukturel stivhed, holdbarhed og brugervenlighed blev alle øget. Grønne forstadier til kulfiber baseret på lignin blev også produceret, og stabiliserings-oxidationsprocessen blev optimeret. Med hensyn til stigningen i miljøansvarlige processer, nye teknikker blev udviklet til at levere kommercielt relevante produkter, der kan fremstilles af affaldskulfiber.

Afgørende, projektet anvendte livscyklusanalyse til at kvantificere de grønne legitimationsoplysninger for genbrugs- og genbrugsstrategierne fra starten af ​​processen, med forløberudvikling, frem til produktionen af ​​kulfiberaffaldet.

Udvidelse af fremtidens udbud og tilgængelighed af CF'er

En af ambitionerne for FIBRALSPEC var at hjælpe europæiske industrier med at blive mere uafhængige af den nuværende forsyningskæde med dens afhængighed af importerede kulfibre og prækursorer. Til dette formål fokuserede projektet delvist på udviklingen af ​​superkapacitorteknologi - der bruges til at drive mange applikationer - da det giver et enormt økonomisk potentiale for Europa, med markedsmuligheder på tværs af mange industrisektorer.

Som professor Charitidis opsummerer, "Vores projekt havde til formål at hjælpe med at drive Europa hen imod industriel lederskab og konkurrenceevne på strategiske områder som transport, elektronik, rumfart, konstruktion, energi og fritid."

Holdet planlægger at bygge videre på projektets resultater ved at demonstrere gennemførligheden af ​​at opskalere FIBRALSPEC processerne til industrielle niveauer. Målrettede industrielle partnerskaber vil muliggøre den videnudveksling, der er nødvendig for overførsel af produktion i laboratorieskala til storskala, omkostningseffektive processer.


Varme artikler