关于植物纤维增强复合材料，你了解多少？

植物纤维的种类

常用的植物纤维主要有麻纤维（包括剑麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维等）、竹纤维、纤维素纤维等。

图片来源：CarbontechGlobal2020

用植物纤维作增强体制得的复合材料具有可降解、可回收、可再生的特点，属于绿色复合材料的范畴。

植物纤维组分组成

植物纤维由独特的有机化学组分组成，主要包括纤维素、木质素、半纤维素、果胶、蜡质等高分子成分。

图片来源：李岩，李倩.植物纤维增强复合材料力学高性能化与多功能化研究

植物纤维增强复合材料的优势

1. 绿色环保

植物纤维是一种绿色材料，可回收再利用，对环境影响小，生产成本低。植物纤维是一种天然的、可循环再生的资源。

2. 轻质高强

植物纤维比重轻，可制成轻质结构材料。玻璃纤维的密度为2.6g/cm3，而木纤维及植物纤维的密度为1.5~1.6g/cm3。使用植物纤维复合材料对实现车辆轻量化有实际意义。

3. 植物纤维降低复合材料成本

玻璃纤维的价格平均为1.98美元/kg，而木纤维为0.264美元/kg，其他植物纤维为0.44~0.66美元/kg。

4. 良好的抗控性能

在汽车交通应用中，与玻璃纤维增强塑料比，植物纤维复合材料模压件不会产生锐利碎片，因而更加安全；同时也不像玻璃纤维会引起皮肤及呼吸道过敏反应。麻类等植物纤维在汽车模压内饰件中应用增长的原因在于它可提供更加环保以及耐冲击韧性更强的结构件。

5. 隔音性能良好

6. 可回收性强

植物纤维增强复合材料的应用

目前，植物纤维增强复合材料主要应用于非承力、次承力结构制品

1. 飞机内饰结构：隔板、行李架、地板、天花板；

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

图片来源：中航复材科技

2. 汽车内饰/外部结构：车门内饰板、行李盘和客厢饰板、座椅、地毯、内衬、底部护板、前保险杠

图片来源网络

3. 轨道交通内饰结构：内壁板、内饰板；

图片来源：中航复材科技

4. 建筑内饰结构：喷涂材料、人造板；

图片来源网络

5. 包装运输：集装箱底板、集装箱内衬板、铁路平车底板、托板；

6. 露天公共设施：阳台、栅栏、桌椅、花盆、容器；

7. 电子电器产品：计算机外壳，电器耗材；

8. 体育用品：滑雪板、高尔夫球杆。

植物纤维增强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

研究开发资源环境友好型绿色航空、绿色车辆和绿色建筑等已成为国际先进技术领域的共识。开展植物纤维增强复合材料力学基础研究，实现力学高性能化，对于推动我国在这些领域的领先发展，形成自主知识产权，具有重要意义。