Composite materials and natural fibre

让我们更接近更环保的运输

了解Hom Dhakal教授的研究如何使用天然纤维来运输更环保

数十亿桶油。通勤者在烟雾面具。重金属浸入土壤中......船只,飞机和汽车可以对环境影响令人不难的声誉。然而,当涉及保护地球时,可持续运输的可持续利用具有至关重要的作用。

在朴茨茅斯大学 机械与设计工程学院, Hom Nath Dhakal教授 在做出重要变革时发挥主导作用。他正在推动开拓性研究,可以使汽车,海洋和航空航天行业更加绿色。

HOM是复合材料的专家,以及大学先进材料和制造研究组的领导者。他正在开发可持续的轻质复合材料的新地面。

复合材料是制造的主要原体。通常,它们采用由人造增强件(如碳纤维和玻璃纤维)加固的塑料形式。这种组合(合成)使材料比其自身更强。

但随着HOM票据,由于回收问题,“由于回收问题,”由于回收问题而被抛入大海。“

他和他的团队正在努力更加激进,更自然的解决方案 - 生物复合材料。 HOM解释:

“我们试图在其使用寿命后使用生物和生物降解的材料。我们正在使用基于植物的天然纤维作为加固的自然复合产品。

由于回收问题,已经抛入了大海的非凡材料。我们试图在其使用寿命后使用生物化和可生物降解的材料。我们正在使用基于植物的天然纤维作为加固的自然复合产品。

Hom Dhakal教授,机械工程教授

'亚麻,大麻和黄麻纤维是天然的,可再生和丰富的。如果我们可以用它们作为增援,我们正在谈论可持续复合材料。

需要迫切需要实现这种影响。除了传统复合材料的环境影响之外,碳纤维和玻璃纤维来自石化产品 - 这意味着,当世界的石油耗尽时,将不再有更多。

植物纤维如黄麻,大麻和亚麻等可生物降解,因此如果采用可持续生物复合材料,工业将产生明显更少的垃圾填埋场。 HOM认为可以进一步走一步:

“我们希望尽可能地回收这种材料,以便我们不会使用我们的资源。如果您可以使用废料,那将更好。因此,随着这种愿望,我们试图使用废物农业生物量来制造复合材料。

生物质是一种描述来自植物,食品废物和污水的废料,其可以用作可再生燃料,因为它充满了从太阳中储存的能量。农业过程生产大量生物量作为副产物,通常被归类为废物。

以及减少真实发送到填埋或焚烧的废物量,坎说,可持续材料可以使用较少的能量比传统的玻璃纤维和碳纤维来制造。

这是一个潜在的绿色革命,一个可以具有很广泛的应用程序。那么它是怎样工作的?

打破新的地面

HOM的研究原理是将有机材料与塑料结合起来,以产生复合层压板。

目标是看到这些用于汽车保险杠和门衬里等产品。如果你是将部分由植物纤维制成的汽车和想象它会打破它,如果你吹过它,再想一想。 HOM的一部分是关于证明他们有必要的力量。

他和他的团队进行了几次实验,以了解加载时材料对其材料发生的事情。有不同的机械性能来考虑 - 从冲击强度,弯曲强度,疲劳 - 取决于可以使用的生物复合材料。

 

亚麻,大麻和黄麻纤维是天然的,可再生和丰富的。我们希望尽可能地回收此材料,以便我们不会使用我们的资源。如果您可以使用废料,那将更好。因此,随着这种愿望,我们正试图使用​​废物农业生物量来制造复合材料。

Hom Dhakal教授,机械工程教授

朴茨茅斯的团队是他们领域的世界领导者。霍说:

“我们处于开发可持续材料的最前沿,专门针对非结构性和结构应用。

“我们提出了一种混合概念,可以将不同的材料放在一起,提高机械力量以及其他重要属性。

力量和可持续性不是行业注意事项的唯一原因:

'天然纤维复合材料具有惊人,有吸引力的属性。它们是轻量级,可再生和低成本。

用天然纤维制造

作为将生物复合材料带入制造业的原因,它们不会比减少气候变化所带来的风险更好或更大。但是,如果HOM和他的团队开发的材料将进入生产线,他们也需要满足其他工业需求。

例如,为了减少车辆的排放,汽车行业希望引进轻质材料,因此汽车不需要燃烧尽可能多的燃料。

然而,与此同时,材料必须在其机械和其他所需性质方面表现良好。例如,在航空中,梦想飞机使用大约80%的碳纤维增强复合材料(CFRP),因为它们的重量轻,属性非常强烈。

重量轻是CFRP的巨大优势。碳纤维比铝轻40%,近60%比钢较轻。

当我们的学生参与研究知情教学时,这对于学生和学术人员来说,这是一个很高的激励。他们使用的制造技术将它们装备在完成课程后进入工业。

Hom Dhakal教授,机械工程教授

但是HOM的研究表明天然纤维增强生物复合材料在这里可以具有真正的优势:

'天然纤维很多,比玻璃纤维更轻。例如,玻璃纤维的密度为每立方厘米2.5克。亚麻在1.15时更轻。

'如果与玻璃纤维相比,从亚麻纤维中制作复合面板,亚麻将一致地具有非常可比的特定强度和刚度,具有光敏优势。

HOM和他的团队测试为从强度到耐力的因素 - 例如,找出生物复合材料是否可以承受恶劣的环境,将材料暴露于极端的热和冷温度。

“你不能只是说,好吧,让我们使用所有的天然材料。他们必须满足功能要求。因此,我们做了一定的测试,遵循某些标准并提出产品的某些值 - 这一个具有惊人的抗冲击性能,这一人具有很好的耐刮擦性 - 所以工业合作者将对使用这些新兴的可持续材料有信心。

如前所述,随着他们的研究,仍有挑战来解决,并且很多。

克服障碍

使用天然纤维的潜在缺点是它们是亲水材料 - 简单地放置水分。如果暴露于多年的湿度和水分,用天然纤维制成的生物复合材料可能开始膨胀并失去其形状。它也可能变得越来越弱,因为它吸收并保留了越来越多的水。

所以,HOM和他的团队正在探索可以使这些材料与塑料更安全地兼容的治疗和流程。这一切都是为了实现可靠,可持续的方式所需的机械强度,并尽量减少吸湿风险。

在行业采用之前,还存在设定标准和达成材料属性的挑战。 HOM解释:

'汽车制造商希望使用具有一致属性的材料。如果您在沙特阿拉伯,加拿大,美国或英国生产碳纤维,它的直径将是相同的。但如果您在加拿大,法国或英国生产亚麻纤维,它的直径将完全不同。

“因此,当您建模您的部件时,您需要包括直径,强度和密度。这应该是什么?我们必须克服这个障碍,所以它需要时间。

我们必须有耐心和坚持不懈地产生影响。挑战是一致,可靠的财产。说服人们使用新的一类材料需要很长时间,例如用于非结构和结构应用的天然纤维增强复合材料。

Hom Dhakal教授,机械工程教授

HOM对他和他的同事们对废物农业生物量制成的“惊人的层压材料”特别兴奋。可重复使用和可生物降解,它有可能成为复合材料的圣杯。但首先,要完成很多测试:

它是否会忍受没有伸展的?弯曲时如何表现?碰撞发生了什么?

“这是一个漫长的旅程,”霍尔说,“我们必须有耐心和坚持不懈地产生影响。挑战是一致,可靠的财产。让人们使用新的一类材料,如天然纤维增强复合材料,需要很长时间,用于非结构性和结构应用。

作为研究生研究的积极讲师和主管,HOM正在开发一代年轻专业人士的关键部分,他们可以在行业中冠军可持续性。

塑造未来

学生在朴茨茅斯涉足多种先进的材料和制造研究小组项目。本科生和POSTRADS相似有一个角色可以发挥作用。霍说:

“他们在这里学习新知识,在这里可以接触到最新的技术并制造先进的复合材料。

'当学生参与研究知情教学时,这对于学生和学术人员来说,这是强烈的激励。

“他们使用的制造技术将它们装备到他们完成课程后进入工业。他们对可以满足工程要求的可持续发展,回收和先进材料的认识,但同时导致对环境的烦恼。

“我们的毕业生与那条消息一起前往行业,燃烧愿望使用他们学习的技术 - 生命周期分析,环境影响评估,环境和管理系统,功能数据分析。

“我们正在向行业发送致辞,即我们的毕业生能够使用有效的材料,使用更少的能量使用材料。”

我们使用目前资源的方式,我们可能需要另外3个或4个地球以满足我们的需求。我们不欣赏我们在这里有多少钱。所以我们需要进行研究并带来突破。我们需要加强特性,并加强我们日常生活中可持续材料的使用。

Hom Dhakal教授,机械工程教授

HOM与行业合作伙伴密切合作,确保他和他的同事制定解决问题的创新。目标不是了解知识的缘故 - 它可以通过研究,分析和测试的结果,因此行业可以使用这种知识。

但最终,他的激情并不是关于在行业中获得利润生成。这是关于我们星球上的生活。

“我们使用的资源,目前的方式,我们可能需要另一个3个或4个地球来满足我们的需求。我们不欣赏我们在这里有多少钱。

'所以我们需要进行研究并带来突破。我们需要加强特性,并加强我们日常生活中可持续材料的使用。

“我早上早上上班,很晚才努力为我离开的环境做出贡献。后代将欣赏我们的贡献。

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