飛向太空的生物基樹脂：可持續(xù)發(fā)展的未來材料
核心提示：隨著歐盟委員會限制路線圖很快禁止在化石燃料合成聚合物中發(fā)現(xiàn)的所有類別的化學(xué)物質(zhì)，航天工業(yè)正在尋找一種化學(xué)組合來生產(chǎn)有競爭
隨著歐盟委員會限制路線圖很快禁止在化石燃料合成聚合物中發(fā)現(xiàn)的所有類別的化學(xué)物質(zhì)，航天工業(yè)正在尋找一種化學(xué)組合來生產(chǎn)有競爭力的熱固性樹脂。
與大多數(shù)其他復(fù)合材料應(yīng)用一樣，航天工業(yè)使用的復(fù)合材料具有高比強度、高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、高模量（E）、高熱穩(wěn)定性（Ts）和低吸水性。生物基樹脂及單體，作為一種由生物質(zhì)原料制成的可生物降解材料，不僅具有環(huán)保優(yōu)勢，還具有廣泛的應(yīng)用前景。
1、廢棄的橘皮成繞地球運行的衛(wèi)星的一部分
一個研究小組使用各種類型的工業(yè)廢物開發(fā)100%生物來源的材料。該項目是 ESA 基礎(chǔ)活動的發(fā)現(xiàn)和準備部分的一部分，并通過開放空間創(chuàng)新平臺 (OSIP) 提交，通過利用廢物源和循環(huán)經(jīng)濟方法來支持更可持續(xù)的太空產(chǎn)業(yè)。
復(fù)合材料是現(xiàn)代生活的關(guān)鍵材料，應(yīng)用范圍廣泛，從運動器材到牙科，從建筑到飛機。這些材料非常堅固，耐腐蝕，重量輕，可以模制成幾乎任何可以想象的形狀。復(fù)合材料的優(yōu)越特性也使它們成為太空任務(wù)的重要組成部分。
歐洲的 Vega 運載火箭主要由復(fù)合材料制成，但它們也有一些不太理想的特性。目前大多數(shù)復(fù)合材料都是由石油產(chǎn)品制成的，因此它們是由不可再生材料制成的，在其使用壽命結(jié)束時會產(chǎn)生大量不可回收的污染廢物。此外，用于生產(chǎn)復(fù)合材料的石油基分子可能對人體健康有害，會引起接觸性皮炎、過敏反應(yīng)以及呼吸系統(tǒng)問題，在某些情況下還會致癌。
為了解決這一問題，ESA 與法國蔚藍海岸大學(xué)合作開發(fā)了一種新型復(fù)合材料，該復(fù)合材料完全由生物質(zhì)材料制成。
“用于太空應(yīng)用的高性能結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料的 100% 生物基熱固性塑料”項目通過開放發(fā)現(xiàn)創(chuàng)意渠道 (?OSIP )提交，并通過 ESA 發(fā)現(xiàn)和準備部門實施。合作形式為共同資助博士和博士后研究。
熱固性材料最堅固的復(fù)合材料，它由不同種類的樹脂與纖維或填料混合制成，以增加強度，然而，樹脂和填料成分通常來自石油。
為了減少石油的使用并生產(chǎn)可持續(xù)且環(huán)保的復(fù)合材料，該團隊專注于利用生物質(zhì)來替代石油資源。生物基材料已在某些應(yīng)用中使用，但該項目更進一步，具有巨大的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新性。
2、生物基樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域
生物基樹脂及單體具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括但不限于以下幾個方面：
1. 包裝領(lǐng)域：由于生物基樹脂及單體可生物降解的特性，它們被廣泛應(yīng)用于包裝材料的制造，如食品包裝、電子產(chǎn)品包裝等。這些材料在使用后可以方便地進行回收和處理，有效減少對環(huán)境的污染。
2. 建筑領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)建筑材料，如墻體材料、保溫材料等。這些材料不僅具有環(huán)保優(yōu)勢，還具有良好的隔熱性能和隔音效果。
3. 紡織領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)環(huán)保紡織品，如衣服、床上用品等。這些紡織品在使用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時具有舒適的觸感和良好的耐用性。
4. 汽車制造領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)汽車零部件，如發(fā)動機零件、車內(nèi)裝飾品等。這些材料具有輕量化、耐腐蝕性好的特點，有助于降低汽車能耗和提高安全性。
5. 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于制造農(nóng)用薄膜、化肥包裝等。這些材料具有良好的透氣性和防水性，有助于提高農(nóng)作物的生長效率和減少環(huán)境污染
6. 醫(yī)療領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)醫(yī)療器械和藥品包裝材料，如輸液袋、藥瓶等。這些材料具有無毒、無刺激性的特點，有助于保障醫(yī)療安全和效果。
3、生物基樹脂的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)的樹脂通常以石油化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品為原料進行合成，由于化石能源不斷被消耗以及石化原料具有潛在生物毒性，開發(fā)生物基可再生的替代品成為研究的熱點問題。雖然己經(jīng)有一些生物基樹脂的研宄報道和工業(yè)產(chǎn)品，例如大豆基和腰果酚基的熱固性樹脂己經(jīng)進行了商業(yè)化生產(chǎn)，但是始終存在著綜合性能差，與傳統(tǒng)的石油基樹脂還有較大差距的問題。
近年來研究者設(shè)計、合成出了多種帶有雜環(huán)、脂肪環(huán)和芳香環(huán)的生物基化合物代替石油基雙酚A用于制備環(huán)氧樹脂，但目前已報道的生物基環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能仍然難以媲美雙酚A型環(huán)氧樹脂。因此。設(shè)計、合成能夠滿足生物基環(huán)氧樹脂高性能化和功能化要求的生物基單體仍然是一大挑戰(zhàn)，是拓寬生物基高分子材料應(yīng)用范圍并提升其對石油基高分子材料競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵問題。
因此生物基樹脂能否通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和創(chuàng)新的技術(shù)方案，使其性能到達甚至超越石化樹脂，這將是其面臨的挑戰(zhàn)。
文章來源： 生物基能源與材料，歐盟將禁止航天使用環(huán)氧基材，尋求生物基樹脂替代，生物基樹脂及單體：可持續(xù)發(fā)展的未來
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551717.html
來源：賢集網(wǎng)
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與大多數(shù)其他復(fù)合材料應(yīng)用一樣，航天工業(yè)使用的復(fù)合材料具有高比強度、高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、高模量（E）、高熱穩(wěn)定性（Ts）和低吸水性。生物基樹脂及單體，作為一種由生物質(zhì)原料制成的可生物降解材料，不僅具有環(huán)保優(yōu)勢，還具有廣泛的應(yīng)用前景。
1、廢棄的橘皮成繞地球運行的衛(wèi)星的一部分
一個研究小組使用各種類型的工業(yè)廢物開發(fā)100%生物來源的材料。該項目是 ESA 基礎(chǔ)活動的發(fā)現(xiàn)和準備部分的一部分，并通過開放空間創(chuàng)新平臺 (OSIP) 提交，通過利用廢物源和循環(huán)經(jīng)濟方法來支持更可持續(xù)的太空產(chǎn)業(yè)。
復(fù)合材料是現(xiàn)代生活的關(guān)鍵材料，應(yīng)用范圍廣泛，從運動器材到牙科，從建筑到飛機。這些材料非常堅固，耐腐蝕，重量輕，可以模制成幾乎任何可以想象的形狀。復(fù)合材料的優(yōu)越特性也使它們成為太空任務(wù)的重要組成部分。
歐洲的 Vega 運載火箭主要由復(fù)合材料制成，但它們也有一些不太理想的特性。目前大多數(shù)復(fù)合材料都是由石油產(chǎn)品制成的，因此它們是由不可再生材料制成的，在其使用壽命結(jié)束時會產(chǎn)生大量不可回收的污染廢物。此外，用于生產(chǎn)復(fù)合材料的石油基分子可能對人體健康有害，會引起接觸性皮炎、過敏反應(yīng)以及呼吸系統(tǒng)問題，在某些情況下還會致癌。
為了解決這一問題，ESA 與法國蔚藍海岸大學(xué)合作開發(fā)了一種新型復(fù)合材料，該復(fù)合材料完全由生物質(zhì)材料制成。
“用于太空應(yīng)用的高性能結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料的 100% 生物基熱固性塑料”項目通過開放發(fā)現(xiàn)創(chuàng)意渠道 (?OSIP )提交，并通過 ESA 發(fā)現(xiàn)和準備部門實施。合作形式為共同資助博士和博士后研究。
熱固性材料最堅固的復(fù)合材料，它由不同種類的樹脂與纖維或填料混合制成，以增加強度，然而，樹脂和填料成分通常來自石油。
為了減少石油的使用并生產(chǎn)可持續(xù)且環(huán)保的復(fù)合材料，該團隊專注于利用生物質(zhì)來替代石油資源。生物基材料已在某些應(yīng)用中使用，但該項目更進一步，具有巨大的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新性。
2、生物基樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域
生物基樹脂及單體具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括但不限于以下幾個方面：
1. 包裝領(lǐng)域：由于生物基樹脂及單體可生物降解的特性，它們被廣泛應(yīng)用于包裝材料的制造，如食品包裝、電子產(chǎn)品包裝等。這些材料在使用后可以方便地進行回收和處理，有效減少對環(huán)境的污染。
2. 建筑領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)建筑材料，如墻體材料、保溫材料等。這些材料不僅具有環(huán)保優(yōu)勢，還具有良好的隔熱性能和隔音效果。
3. 紡織領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)環(huán)保紡織品，如衣服、床上用品等。這些紡織品在使用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時具有舒適的觸感和良好的耐用性。
4. 汽車制造領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)汽車零部件，如發(fā)動機零件、車內(nèi)裝飾品等。這些材料具有輕量化、耐腐蝕性好的特點，有助于降低汽車能耗和提高安全性。
5. 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于制造農(nóng)用薄膜、化肥包裝等。這些材料具有良好的透氣性和防水性，有助于提高農(nóng)作物的生長效率和減少環(huán)境污染
6. 醫(yī)療領(lǐng)域：生物基樹脂及單體可以用于生產(chǎn)醫(yī)療器械和藥品包裝材料，如輸液袋、藥瓶等。這些材料具有無毒、無刺激性的特點，有助于保障醫(yī)療安全和效果。
3、生物基樹脂的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)的樹脂通常以石油化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品為原料進行合成，由于化石能源不斷被消耗以及石化原料具有潛在生物毒性，開發(fā)生物基可再生的替代品成為研究的熱點問題。雖然己經(jīng)有一些生物基樹脂的研宄報道和工業(yè)產(chǎn)品，例如大豆基和腰果酚基的熱固性樹脂己經(jīng)進行了商業(yè)化生產(chǎn)，但是始終存在著綜合性能差，與傳統(tǒng)的石油基樹脂還有較大差距的問題。
近年來研究者設(shè)計、合成出了多種帶有雜環(huán)、脂肪環(huán)和芳香環(huán)的生物基化合物代替石油基雙酚A用于制備環(huán)氧樹脂，但目前已報道的生物基環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能仍然難以媲美雙酚A型環(huán)氧樹脂。因此。設(shè)計、合成能夠滿足生物基環(huán)氧樹脂高性能化和功能化要求的生物基單體仍然是一大挑戰(zhàn)，是拓寬生物基高分子材料應(yīng)用范圍并提升其對石油基高分子材料競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵問題。
因此生物基樹脂能否通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和創(chuàng)新的技術(shù)方案，使其性能到達甚至超越石化樹脂，這將是其面臨的挑戰(zhàn)。
文章來源： 生物基能源與材料，歐盟將禁止航天使用環(huán)氧基材，尋求生物基樹脂替代，生物基樹脂及單體：可持續(xù)發(fā)展的未來
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551717.html
來源：賢集網(wǎng)
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