碳纤维材料逐渐被人们熟知,是因为它可以应用在航空航天、汽车制造、轨道交通、高端医疗和体育装备等多个领域。碳纤维具备高强性能,让很多行业看到了发展的希望。目前碳纤维也有很多分类,如石油基和生物基碳纤维,目前石油基碳纤维的性能更好,产能更高,但生物基碳纤维也有自己的潜力。
 
生物基碳纤维无法取代石油基碳纤维,但潜力巨大
 
    石油基碳纤维目前是市场主流
 
    目前市场上的主流碳纤维制品都是石油基碳纤维,其中包括聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维,我们来看下这3种碳纤维的实际占比。
 
    当前聚丙烯腈(PAN)基碳纤维约占碳纤维总产量的90%以上,沥青基约占7%,粘胶长丝基约占1%。为什么占比会有这么大的区别,无非是性能高低和提炼难度,聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是目前市场上的主流产品,也是石油基碳纤维占据市场的根本。
 
    碳纤维是由几乎纯碳晶体构成的不可思议的细线,直径5-10微米,它的机械强度是钢的5倍,硬度是钢的两倍。碳纤维最早便是由纤维素和人造丝等植物性材料制成,直到后来在石油制品的低成本和高性能取代。
 
    为了制造碳纤维,石油首先被加工成剧毒的聚丙烯腈(PAN)。它被拉成细线,然后在没有氧气的烤箱里加热。但生产过程需要大量的能源,并产生大量的排放物和毒素。与过去人们只关心成本不同,现在可持续发展更为重要,并且石油也变得不那么便宜。
 
生物基碳纤维无法取代石油基碳纤维,但潜力巨大
 
    为什么要发展生物基碳纤维?
 
    与聚丙烯腈(PAN)基纤维相比,生物基碳纤维的性能处于中低端,但是为什么要发展生物基碳纤维呢?这得从石油基碳纤维的一些缺点来理解。
 
    石油基碳纤维的加工过程会消耗大量的能源,同时会产生危害物质,对环境会带来较大的伤害。另外目前的碳纤维制品的回收问题难以解决,这就造成了石油基碳纤维生产成本较高、后期回收处理难度较大的实际问题。
 
    为了降低碳纤维生产成本及对化石原料的依赖,基于生物质的碳纤维原丝研究日益受到关注,例如木质素、甘油(丙三醇)和木质纤维素糖等原料的开发利用。
 
    环保是当下全世界亟待解决的问题,也是所有国家的共识。碳纤维材料虽然优势明显,但并不环保,所以科学家们想要找到解决问题的方法。而“碳中和”就是催动生物基碳纤维发展的契机。石油基碳纤维无法取代生物基碳纤维,未来2种方向的碳纤维会并驾齐驱,就看哪个方向上有所突破有更大成就了。
 
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