Recerca sobre l'aplicació de materials compostos de fibra de lli i cànem

En el context de la transició de la indústria mundial de l'automòbil cap a la lleugera i la baixa{0}}carbonització, els materials compostos de fibra natural han trencat gradualment el monopoli dels materials basats en fòssils-. Els materials compostos de fibra de cànem i lli, després de la modificació i l'optimització del procés, s'han expandit des d'aplicacions en cotxes de carreres i vehicles conceptuals fins a components bàsics dels vehicles de producció convencionals, convertint-se en un suport clau per a la transformació ecològica, d'acord amb la visió de la bioeconomia europea i les demandes de reducció de carboni dels fabricants d'automòbils.

I. Avantatges bàsics dels materials compostos de fibra de cànem i lli per a l'aplicació d'automoció

Aquest material es forma combinant fibres de cànem/lli amb resines termoplàstiques i bio{0}}. El seu rendiment integral compleix els requisits dels components de l'automòbil, i és alhora respectuós amb el medi ambient i econòmic, amb avantatges importants respecte als materials tradicionals.

(1) Equilibri entre lleugeresa i rendiment mecànic, ajudant a optimitzar el consum d'energia

La densitat de les fibres de cànem i de lli és només d'1,1-1,4 g/cm³, molt inferior a la de les fibres de vidre, acer i carboni. Els materials compostos fets amb ells són un 20%-30% més lleugers que els plàstics tradicionals i un 50% més lleugers que els aliatges d'alumini, reduint de manera efectiva el pes propi del vehicle, ajudant a augmentar l'autonomia dels vehicles elèctrics i reduir el consum de combustible dels vehicles de gasolina. Després de la modificació de la superfície, la seva resistència específica és propera a la de les fibres de vidre, amb una resistència a la tracció que oscil·la entre 500 i 1500 MPa, un mòdul elàstic que oscil·la entre 30 i 70 GPa, adequat per a components estructurals interiors, exteriors i alguns components estructurals no centrals. Després de l'optimització de la graella powerRibs™ de Bcomp, el rendiment estructural es pot millorar encara més.

(2) Atributs excepcionals de baix-carboni i ambientals, alineats amb els objectius de doble carboni

El cànem i el lli tenen cicles de creixement curts i són respectuosos amb el medi ambient. Cada acre de lli pot segrestar més d'1,6 tones de carboni anualment. La producció d'aquest material compost té un consum energètic molt menor que les fibres de carboni, amb una reducció del 40%-60% de les emissions de carboni al llarg del seu cicle de vida en comparació amb els materials compostos de fibra de vidre. Els residus es poden biodegradar i reciclar.

(3) Forta compatibilitat de processos, reduint els costos de producció

Aquest material es pot adaptar als processos d'emmotllament d'automòbils existents i de transferència de resina, sense necessitat de modificacions de motlle a gran-escala per a la producció en massa. Els compostos termoplàstics pre-impregnats es poden utilitzar a les línies de producció-d'alta velocitat i es poden formar components complexos en només 10-30 minuts. Les fonts de matèries primeres són àmplies i el cost és baix, amb una reducció del 15%-30% del cost del cicle de vida complet en comparació amb els materials tradicionals.

(4) Funcions diverses, adequades per a múltiples escenaris

Aquest material téexcel·lent aïllament acústic, aïllament tèrmic, protecció antibacteriana i UVpropietats. La textura natural del teixit de cànem pot crear una textura interior-de gamma alta, eliminant la necessitat de processos de recobriment secundari. Després d'afegir nano-agents modificadors, pot millorar la conductivitat i el rendiment de la transferència de calor, adequat per a necessitats especials, com ara protecció estàtica, escenaris d'aplicació ampliats.

II. Escenaris d'aplicació específics de materials compostos de fibra de lli i cànem a la indústria de l'automoció

Amb l'avenç de la tecnologia i la millora de les capacitats de producció en massa, aquest material s'ha utilitzat àmpliament en l'automoció.

interiors i exteriors, i fins i tot s'ha estès a alguns components estructurals no bàsics-. Ha estat adoptat per fabricants d'automòbils com BMW i Volvo, aconseguint una transició de la "validació limitada" a l'"aplicació-a gran escala".

(1) Components interiors: escenaris d'aplicació generals, equilibri de comoditat i respectuós amb el medi ambient

Els components interiors són l'àrea d'aplicació més madura d'aquest material. Compleix amb els requisits de protecció ambiental i estètica, i s'utilitza principalment en:

Panells de portes i panells interiors: els panells interiors de material compost de lli ofereixen un disseny lleuger i una textura excel·lent.

Seients i quadre de comandament: per a alguns models, el marc del quadre de comandament està fet d'aquest material compost, que redueix el pes en més d'un 30% en comparació amb el marc de plàstic tradicional, millorant així l'efecte d'aïllament acústic.

Altres components interiors: la coberta de l'escotilla posterior, el revestiment del sostre, etc. s'utilitzen àmpliament. El material modificat per ultrasons pot evitar defectes d'aparença i complir els requisits de producció; un determinat panell interior de la cabina de vehicles militars domèstics utilitza materials compostos de fibra de cànem, que compleixen els requisits de resistència a la intempèrie i durabilitat.

(II) Parts exteriors: avançant progressivament i substituint materials tradicionals basats en fòssils{0}

Després de la modificació, aquest material penetra gradualment al camp exterior i s'aplica a components que no suporten-càrrega-:

Parafangs i passos de rodes:Després d'un tractament alcalí o modificació amb un agent d'acoblament de silà, la resistència a l'impacte i la resistència a la intempèrie es milloren. Es poden utilitzar per fabricar pells de parafangs, etc. En comparació amb el plàstic ABS tradicional, poden reduir el pes en un 20% - 30%, reduint així les emissions de carboni.

Spoilers aerodinàmics i ales de cua:El cotxe de carreres BMW M4 GT4 utilitza aquest material per als seus spoilers, que han superat rigoroses proves i compleixen els estàndards. BMW té previst aplicar-lo a l'exterior dels vehicles de producció de la sèrie M-a partir del 2025, convertint-se en la primera aplicació de fibra natural a les carrosseries d'automòbils-produïdes en sèrie.

Sostre i capó del motor:El sostre i el capó del motor estan fets d'aquest material, ampliant l'àmbit d'aplicació de la decoració exterior.

III. Avenços tecnològics i limitacions existents dels compostos de fibra de lli i cànem en aplicacions d'automoció (taula de paràmetres)

IV. Conclusió

Des de la validació innovadora en pistes de curses fins a una àmplia aplicació en vehicles-produïts en massa convencionals, els compostos de fibra de lli i de cànem estan trencant el patró establert dels materials d'automoció tradicionals amb els seus dobles avantatges de "lleugeriment + verd" i convertint-se en una "nova força motriu verda" per a la transformació de baix-carboni de la indústria de l'automòbil. Encarna la visió ecològica dels recursos renovables i també condensa la saviesa tecnològica de la modificació de materials i l'actualització de processos. Tot i que encara s'enfronta a colls d'ampolla pràctics com ara l'estabilitat del rendiment i el control de costos, cada avenç tecnològic i cada col·laboració de la cadena industrial està ampliant els seus límits d'aplicació. En el futur, amb el perfeccionament continu de la tecnologia de modificació de compostos i la implementació profunda de la producció a gran-escala, aquest material compost derivat de la natura segurament coexistirà profundament amb la indústria de l'automòbil, no només injectant un fort impuls als fabricants d'automòbils per assolir els objectius de doble carboni, sinó també convertir els "viatges verds" d'una idea en una realitat en una nova imatge de la indústria i el desenvolupament sostenible. alimenta l'ecologia".