行业的一个重要目标是减少碳足迹 [5]。节约能源的一种方法是用亚麻等天然纤维代替玻璃纤维 [6]。此外,亚麻能够提高层压板的阻尼性能,这一点众所周知,而且对于提高损伤容限可能很有吸引力 [7]。将纤维添加到聚合物中可以提高拉伸性能,使用偶联剂后拉伸性能会提高更多 [8]。与其他天然纤维和合成纤维相比,亚麻纤维具有特定的强度和特定的刚度。亚麻纤维具有多种特性,但也存在一些缺点 [9]。这些缺点是纤维是亲水性的,文献中观察到复合材料受湿度和温度等环境变化的影响很大,这会导致纤维增强复合材料的机械性能下降,这是由于纤维膨胀和基质老化造成的 [10]。纤维中的水分吸收遵循菲克扩散定律(扩散
植物纤维与水泥基质的结合在材料新鲜状态和硬化状态下会产生不同的问题。一些研究建议用化学、物理或热处理方法处理植物纤维。这项研究的目的是通过使用无污染产品白醋来处理掺有短亚麻纤维的水泥砂浆,以改善其性能。选择这种天然处理方法是为了清洁纤维表面,部分去除已知会严重干扰材料在新鲜状态下的行为(尤其是在稠度和凝固时间方面)的非纤维素化合物。测试了两种处理的浸泡时间,分别为 2 小时和 24 小时。为了评估这种处理的效率,对处理过的纤维和原始纤维进行了拉伸、热和吸水测试。制备了不同的砂浆配方(对照砂浆、含有原始纤维的砂浆和含有处理过的纤维的砂浆),并在新鲜和硬化状态下进行了表征。结果表明,纤维的吸水率显著降低,平均拉伸强度增加。水泥复合材料的稠度、初凝时间和机械性能等方面的性能也得到了改善。
亚麻(Linum Usitatissimum L.)是一种工业重要性,其纤维目前用于高价值纺织品应用,复合增援部队以及自然致动器。人类对这种纤维丰富的植物的兴趣可以追溯到几千年,包括古埃及,那里的亚麻在各种quotidian物品中广泛使用。尽管亚麻纤维的最新技术发展继续通过科学研究多样化,但《亚麻的历史使用》也为今天提供了丰富的课程。通过仔细检查古埃及和现代亚麻纤维,本研究旨在进行从纱线到纤维细胞壁尺度的多尺度表征,将结构和多糖含量的差异与亚麻的机械性能和耐用性联系起来。在这里,通过扫描电子显微镜和纳米力学研究来丰富多尺度的生化研究。关键发现是纤维素特征,结晶度指数和古代纤维和现代纤维之间的局部机械性能的相似性。从生物化学上讲,单糖肛门,深紫外和NMR的研究表明,古代纤维表现出较少的果胶,但类似的半纤维素含量,尤其是通过尿酸和半乳糖,表明这些非晶体成分的敏感性。
天然纤维复合材料对湿热环境(湿度和服务温度升高)高度敏感。可以通过使用纳米材料作为组成的增材制造来增强此类复合材料的长期行为。因此,这项研究研究了杂交亚麻纤维增强的环氧复合材料的机械性能,其为0%,0%,0.5%,0.5%,1%和1.5%的石墨烯纳米颗粒在暴露于1000、2000,3000小时的相对湿度为98%之后,在20°C和60°C和60°C C. C. C. c. comp的相对湿度为98%。通过弯曲和层间剪切测试。湿热调节模拟。这项研究的结果表明,石墨烯纳米颗粒在减少水分吸收和改善湿透性调节后的机械性能中起着重要作用。与没有石墨烯纳米颗粒的样品相比,杂化复合材料的弯曲和层间剪切强度增加了0.5%,1.0%和1.5%的石墨烯增加了77.7%,72.0%,77.1%和77.1%,以及75.5%,70.6%和73.5%,C。由于水分扩散到亚麻纤维和树脂塑料的燃料中,杂化复合材料随着调节温度和暴露持续时间的升高而增加。尽管如此,由于其在基质中的分布更好,因此发现0.5%石墨烯纳米颗粒在保留老化杂化复合材料的机械性能方面是最佳的。加速的测试结果表明,在在湿热环境中服役100年后,杂种复合材料分别可以保留至少57%和49%的弯曲和层间剪切强度,在30℃的温度下,澳大利亚的平均年度温度在30°C的温度下散发出来。
本研究的首要目标是探讨天然纤维复合材料在航空结构中的应用潜力,尤其是直升机结构。将使用亚麻纤维复合材料作为环氧预浸料的各种实证研究来实现这一目标。进行并评估结构力学分析试验,包括拉伸、弯曲、冲击和碰撞试验。在有限元法框架内进一步开发和应用现有材料模型,研究超轻型直升机的尾翼和机舱门在高度生物基混合设计中的机械性能。元素、子组件和组件级别的迭代验证支持零件的混合和开发。拉伸试验表明,亚麻纤维复合材料的应力-应变行为呈非线性,被描述为双线性。这一发现以失效准则的形式纳入设计中。此外,将织物编织的结构机械性能与连续单向纤维复合材料进行了比较。编织亚麻复合材料的机械性能低于预期,单向增强层压板的应用被认为是更好的选择。对最终制造的部件也进行了实证分析,同时验证了它们的模拟和派生的材料模型。其他研究涉及亚麻纤维复合材料的吸湿性,以及对无损检测方法的适用性。亚麻广为宣传的优越的阻尼性能也可以得到验证。关于使用天然纤维复合材料的动机,通过比较生产和报废时所体现的能量与使用寿命内与质量相关的排放,评估了设计部件的生态效率。可以看出,节省原材料生产可以弥补小幅额外的质量损失,并且仍然可以带来整体有益的生态效率。总之,与传统纤维复合材料相比,分析了亚麻纤维复合材料的几种特性。研究结果和确定的趋势为进一步详细调查研究和为航空及相关行业的应用提出建议提供了基础。
自古以来,人们就种植亚麻 ( Linum usitatissimum L. ) 以获取种子和纤维 ( Vaisey-Genser 和 Morris,2003 年 )。纤维亚麻比亚麻籽高,仅在茎的上部有分枝。亚麻籽的分枝从茎的中部开始,这些植物会产生许多大种子 ( Diederichsen 和 Richards,2003 年 )。亚麻籽富含 omega-3 脂肪酸和木脂素,其健康益处已在许多研究中得到证实 ( Caligiuri 等人,2014 年;Goyal 等人,2014 年;Kezimana 等人,2018 年;Parikh 等人,2019 年 )。因此,亚麻籽被用于食品和制药工业、动物饲料以及环保涂料和复合材料的生产(Singh 等人,2011;Corino 等人,2014;Goyal 等人,2014;Campos 等人,2019;Fombuena 等人,2019)。亚麻纤维是主要由纤维素组成的空心管;它们具有高强度和耐久性,可用于生产高质量的纺织品(Vaisey-Genser 和 Morris,2003)。亚麻纤维由于表面的芯吸和水分移动而具有很高的吸水能力,可用于制作炎热气候下的布料、帆、帐篷和地毯(Atton,1989)。然而,只有从亚麻茎的没有分支的部分才能获得长纤维;因此,尽管亚麻纤维质量很高,但它在很大程度上已被合成纤维所取代 ( Muir 和 Westcott,2003 年)。然而,对生态问题的认识引起了人们对使用对地球更具可持续性的材料的关注,人们对亚麻纤维的兴趣正在重新燃起。此外,在过去几年中,亚麻纤维已被积极用作复合材料的组成部分,在汽车、航空航天和包装应用中具有良好的潜力,在这些应用中,纤维长度并不十分重要 ( Zhu 等人,2013 年;Mokhothu 和 John,2015 年;Wu 等人,2016 年;Dhakal 和 Sain,2019 年;Fombuena 等人,2019 年;Goudenhooft 等人,2019 年;Zhang 等人,2020 年 a)。 2012 年,亚麻品种 CDC Bethune 的基因组在 Illumina 平台上进行了测序,采用双端和配对文库。结果组装结果为 302 Mb,其中 scaffild N50 约为 700 kb,contig N50 约为 20 kb,亚麻基因组覆盖率估计为 370 Mb,为 81%(Wang et al., 2012)。15 对 CDC 染色体的染色体水平组装
与粘弹性材料的新一代辅助板的压缩用于策划船体容器P. Townsend,T。Frere,G。Jiménez和J.C.Suárez3榴莲/Luffa纤维增强Polymer Composite M.K.的机械性能3AFIQ,H.T.N。 Kuan和C.J. Indor 9剥夺粘弹性层压板的研究,以猛击P. Townsend,A。Pincay,N。Matias和J.C.Suárez的计划,对亚麻纤维增强复合材料和杂交配置的比较分析,以增强低能效果S. El khoury Rouphael,trun trun trubael,fuophael,grobean fuho and fuunang,用于太阳能热化学水分拆分反应堆E. Vega Puga,S。Brendelberger,F。Pierno,J。Wischek和C. Sattler 37AFIQ,H.T.N。Kuan和C.J. Indor 9剥夺粘弹性层压板的研究,以猛击P. Townsend,A。Pincay,N。Matias和J.C.Suárez的计划,对亚麻纤维增强复合材料和杂交配置的比较分析,以增强低能效果S. El khoury Rouphael,trun trun trubael,fuophael,grobean fuho and fuunang,用于太阳能热化学水分拆分反应堆E. Vega Puga,S。Brendelberger,F。Pierno,J。Wischek和C. Sattler 37Kuan和C.J.Indor 9剥夺粘弹性层压板的研究,以猛击P. Townsend,A。Pincay,N。Matias和J.C.Suárez的计划,对亚麻纤维增强复合材料和杂交配置的比较分析,以增强低能效果S. El khoury Rouphael,trun trun trubael,fuophael,grobean fuho and fuunang,用于太阳能热化学水分拆分反应堆E. Vega Puga,S。Brendelberger,F。Pierno,J。Wischek和C. Sattler 37
在 2018-2020 年 ESA GSTP 资助下,Bcomp Ltd. 和 RUAG Space 联合设计并建造了航天器结构演示面板,该面板由 ampliTex™ 亚麻纤维增强复合面板 (FFRP) 和铝蜂窝芯 (AHC) 制成,规格与标准铝/AHC 面板相同。参考设计、机械和环境要求灵感来自 Sentinel-1 卫星的二级结构。
图 2-1 由天然纤维制成的部件:a) 备胎罩,b) 汽车座椅靠背,c) 汽车门饰,d) 汽车轮拱,e) 飞机食品厨房。[来源:(Ecotechnilin,2017)] ..... 9 图 2-2 天然纤维的各种增强材料的分类:纤维素纤维和非纤维素纤维。 ................................................................................................................................................... 10 图 2-3 美国天然纤维市场按原材料划分 - 2013-2024 年预测(百万美元)(Grand.View.Research,2018 年) ........................................................................................... 11 图 2-4 基本纤维层结构(Mohanty 等人,2005 年) ........................................................................... 12 图 2-5 亚麻次生壁,S2 片层内容物与微原纤维角度 ............................................................................. 14 图 2-6 亚麻植株的 12 个生长阶段 ............................................................................................................. 15 图 2-7 亚麻茎的横截面和基本纤维的生产(Bos 等人,2002 年) ............................................................................................................. 16 图 2-8 2016 年亚麻纤维世界产量前 10 个国家 ............................................................................................................. 19 图 2-9 单向亚麻带的生产:a) 将亚麻纱排列成均匀的带,b)沿 0° 方向排列的亚麻带,c)多层单向层压
在本文中,我们概述了一种非常重要的天然纤维,即大麻纤维。我们考虑独家结构,属性,修改,复合或纳米复合形成以及特殊的应用区域。工业大麻纤维通常是开发的,并且具有较高的纤维素量。长的大麻纤维可以称为薄或亚麻纤维。大麻纤维对环保,具有轻度的重量和刚度。因此,为了增强在工程水平上大麻纤维的使用,研究重点是改善这些纤维的机械或热和高科技特征。在这样做时,已经特别考虑了大麻纤维的表面修饰或处理。已发现修饰的纤维对于开发某些衍生材料(例如聚合物复合材料和纳米复合材料)很有价值。因此,已经探索了用于制造高性能生态,可回收,可生物降解和可持续材料的复合材料或纳米复合矩阵中添加剂的大麻纤维。针对大麻和相关复合材料或纳米复合材料确定的应用区域包括同步加速器和中子散射,瞄准染料去除的水处理,汽车,纺织品和建筑。但是,关于这些在技术上重要的纤维和随后的材料的文献不足。全面的未来努力可以更好地解决有关大麻纤维的可重复性和长期寿命高科技应用的挑战。