益小苏:生物新经济中的生态化复合材料创新

■益小苏

最近,国家发展改革委发布了《“十四五”生物经济发展规划》,这不仅将释放出至2025年高达22万亿元的生物经济潜能,而且也为保护、开发和利用生物资源,服务农业、林业、能源、环保、材料等传统产业提供了一个高质量发展和转型升级的新的可能性。

在生态环境保护和科技发展的过程中,常常会出现一些顾此失彼、事与愿违的尴尬情况,比如为了清洁能源而大力发展风力发电,但生产复合材料的风力叶片却要大量使用工艺耗材如高分子的透气毡、导流 等,这些耗材使用一次后即成为令人讨厌的“白色垃圾”。事实上,这些一次性耗材不仅是风电叶片生产制造过程中必不可少的辅助材料,也是航空航天军用民用飞行器、海陆空尖端复合材料武器装备、各种各类复合材料体育休闲器具产品、玻璃钢游艇赛艇渔船等形形色色复合材料产品生产制造都要用到的通用性耗材。其中,对于一些高端产品,这些耗材甚至还依靠进口。

针对这种一次性耗材的垃圾污染,现阶段一个可行的解决方案就是材料技术创新,以生物源、可降解的新一代绿色材料产品替代传统的高分子透气毡和导流 等,从而引领复合材料工艺制造技术及工艺耗材产品的绿色化转型升级。

据了解,新近成立的江苏省碳纤维及复合材料技术创新中心(长三角碳纤维及复合材料技术创新中心)的工程师与宁波诺丁汉大学复合材料团队的科研人员合作,在这个方向取得了突破。

以透气毡产品为例,他们研制的生态透气毡产品首先瞄准高端的航空航天市场,在由工业和信息化部和欧盟政府合作支持的大型国际合作项目ECO-COMPASS里,具有中国资源特色和自主知识产权的生态透气毡经国际著名的德国航空航天研究中心(DLR)应用测试,其效果可以满足包括航空产品在内的先进复合材料成型技术的要求,产品的透气毡指标优于传统的高分子透气毡产品,甚至超过一些国际市场上王牌产品的技术指标。

尤为难得的是,制造这种生态透气毡的主要原料是黄麻,而黄麻的种植可以有效防止土壤侵蚀,增加土壤有机质含量,提高酶及微生物的活性,改善滨海盐土土质,是改良土壤质量的一个有效的生物技术措施。这样,就把复合材料工业制造业与农业麻种植业在一个生物经济的平台上整合到一起,实现双赢。考虑到透气毡是一种量大面广的行业专用耗材,可以设想,这样的生物经济新技术和新产品可望成为未来工农业结合及复合材料行业绿色化转型升级的一个样板,创造巨大的社会效益和经济效益。

这样的生态新产品仅仅是生物经济开拓创新的一个例子,另外一个成功的创新就是生物源的热固性环氧树脂。这种绿色环氧树脂既可以与碳纤维复合生产高性能的航空航天复合材料,也可以与玻璃纤维复合生产价廉物美的工业复合材料或建材,甚至可以与植物纤维复合生产全绿色的复合材料等。这样的新材料也在ECO-COMPASS项目的支持下,在中航工业、中国商飞、空客公司和德国航空航天研究中心等高端客户那里开展了应用研究和评价,效果也非常令人鼓舞。

生物经济复合材料技术的下一步发展可以考虑生物源高分子材料的聚合-解聚双向可控技术及其应用,这个技术的突破将给像风力发电叶片这样大型产品的回收再利用开辟一条崭新的道路,而这正是当前风电清洁能源开发中由废弃叶片引发的环境不清洁不友好的一个困境。

正如《“十四五”生物经济发展规划》所指出的,生物经济的特征就是要“坚持生态优先”的新趋势,发展面向绿色低碳的生物质替代应用。生态透气毡与导流 、生物源树脂及其复合材料等就是这个绿色发展进程中的一个生动案例,也是中国技术引领发展的一个成功写照。

责编:丁涛

监审:韩凤凤

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