바이오복합재
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![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/T%C3%BCrinnenverkleidung_Hanf-PP_nova.jpg/310px-T%C3%BCrinnenverkleidung_Hanf-PP_nova.jpg)
바이오 복합재는 천연 섬유의 강화재와 매트릭스(수지)에 의해 형성된 복합재입니다.합성 섬유의 환경적 우려와 비용은 천연 섬유를 고분자 복합재에 보강재로 사용하는 기초를 이끌었습니다.매트릭스 상은 재생 가능한 자원과 재생 불가능한 자원으로부터 유도된 폴리머에 의해 형성됩니다.매트릭스는 섬유를 환경 악화와 기계적 손상으로부터 보호하고 섬유를 결합하고 하중을 전달하는 데 중요합니다.또한, 바이오 섬유는 생물학적 기원, 예를 들어 농작물(면, 아마 또는 대마), 재활용 목재, 폐지, 농작물 가공 부산물 또는 재생 셀룰로오스 섬유(비스코스/레이온)에서 유래된 바이오 복합재의 주요 구성 요소입니다.바이오복합재는 산업용(자동차, 철도코치, 항공우주, 군사용, 건설, 포장)과 기초연구 측면에서 그 장점(재생, 값싸고, 재활용, 생분해성)이 매우 뛰어나기 때문에 그 관심이 급증하고 있습니다.생체 복합물은 단독으로 사용할 수도 있고, 탄소 섬유와 같은 표준 재료의 보완물로 사용할 수도 있습니다.바이오 복합재 지지자들은 이러한 물질을 사용하면 건강과 안전이 향상되고, 무게가 더 가벼워지며, 목재와 비슷한 시각적 매력을 가질 수 있으며, 환경적으로도 우수하다고 말합니다.[1][2][3][4]
특성.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/VeluweTreeTrunk.jpg/290px-VeluweTreeTrunk.jpg)
이 종류의 복합재의 차이점은 그것들이 생분해성이고 환경을 덜 오염시킨다는 것입니다. 이것은 많은 과학자들과 엔지니어들이 복합재 생산으로 인한 환경적 영향을 최소화하기 위해 염려하는 것입니다.그것들은 재생 가능한 공급원이고, 값이 싸고, 어떤 경우에는 완전히 재활용할 수 있습니다.[5]천연 섬유의 장점 중 하나는 낮은 제조 비용 외에도 유리 섬유보다 높은 비 인장 강도와 강성을 나타내는 낮은 밀도입니다.이와 같이, 바이오 복합재는 탄소, 유리 및 인공 섬유 복합재에 대한 실행 가능한 생태학적 대안이 될 수 있습니다.천연 섬유는 속이 빈 구조를 가지고 있어 소음과 열에 대한 절연성을 제공합니다.쉽게 가공할 수 있는 재료의 종류이므로 포장, 건물(지붕 구조, 다리, 창문, 문, 그린 키친), 자동차, 항공우주, 군사용, 전자제품, 소비재 및 의료 산업(보철, 골판, 치아 교정용 아치 와이어, 토트) 등 다양한 용도에 적합합니다.고관절 교체, 복합 나사 및 핀).안타깝게도, 바이오복합재는 합성수지와 천연섬유의 호환성 부족으로 인해 한계를 가지고 있습니다.
분류
생체복합재는 비목질 섬유와 목질 섬유로 나뉘는데, 모두 셀룰로오스와 리그닌을 나타냅니다.비목질 섬유(천연 섬유)는 물리적 및 기계적 특성으로 인해 산업에 더욱 매력적입니다.또한, 이러한 섬유는 비교적 긴 섬유로서 높은 셀룰로오스 함량을 나타내어 높은 인장강도와 셀룰로오스 결정화도를 나타내는 반면, 천연섬유는 섬유 내에 물 분자를 끌어당길 수 있는 하이드록실기(OH)를 가지고 있어 섬유가 부풀어 오를 수 있다는 단점이 있습니다.이로 인해 복합재의 계면에 공극이 생겨 기계적 특성과 치수 안정성 손실에 영향을 미칩니다.목질 섬유는 그 질량의 거의 60%가 목질 원소이기 때문에 이런 이름을 가지고 있습니다.연목섬유(길고 유연한)와 연목섬유(짧고 단단한)를 제시하며, 셀룰로오스 결정도가 낮습니다.
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생체복합재료/생체섬유 | |||||||
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비목질천연섬유 | 목질섬유 | ||||||
짚섬유 | 바스트 | 잎 | 씨앗/과일 | 풀섬유 | 리사이클링 | ||
예: | 쌀,밀,옥수수 빨대 | 케나프, 아마, 황마, 대마 | 헤네켄, 사이잘, 펜니플잎섬유 | 면,코아,코코코넛 | 대나무, 대나무섬유, 스위치잔디, 코끼리잔디 | 보송보송한 나무와 보송보송 | 신문, 잡지 섬유 |
천연 섬유는 짚 섬유, 바스트, 잎, 씨앗 또는 과일, 풀 섬유로 나뉩니다.산업에서 가장 널리 사용되는 섬유는 아마, 황마, 대마, 케나프, 사이잘, 그리고 코이어입니다.짚 섬유는 세계의 많은 지역에서 발견될 수 있었고, 그것은 생체 복합재를 위한 저가의 보강의 한 예입니다.나무 섬유는 재활용되거나 재활용되지 않을 수 있습니다.따라서, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC)과 같은 많은 폴리머가 목재 복합재 산업에 사용되고 있습니다.
아마 응용 프로그램
아마 린넨 복합재는 다른 소재, 특히 자동차 내장 부품 및 스포츠 장비에 적용되는 경량화를 추구하는 용도에 적합합니다.자동차 인테리어의 경우, Composite Evolution은 Land Rover Defender와 Jaguar XF의 프로토타입 테스트를 수행하였는데, Defender의 아마 복합 부품은 동일한 강성에서 생산 부품보다 60%, XF의 아마 복합 부품은 동일한 강성에서[9] 생산 부품보다 35% 가볍습니다.
Ergon Bike는 주요 자전거 산업 박람회인 Eurobike 2012에서 액세서리 부문 439개 출품작 중 1위를 차지한 컨셉 안장을 스포츠 장비 부문에서 제작했습니다.[10]VE 패들스는 보트 패들 날을 생산하고 있습니다.[11]아마랜드 카누는 아마 리넨을 씌운 카누를 개발했습니다.[12]Magine Snowboards는 아마 리넨을 사용한 스노우보드를 개발했습니다.[13]삼사라 서핑보드는 아마 리넨 서핑보드를 생산했습니다.[14]이드리스 스키의 링스는 2013년 링스 스키로[15] ISPO 상을 수상했습니다.
아마 리넨 복합재는 목재의 외관, 느낌, 또는 소리를 원하지만 뒤틀림에 취약하지 않은 용도에도 사용할 수 있습니다.응용분야로는 가구와 악기가 있습니다.가구 분야에서, Sheffield Hallam University의 한 팀은 아마 리넨을 포함하여 완전히 지속 가능한 재료로 캐비닛을 디자인했습니다.[16]Blackbird Guitars는 악기[21] 분야에서 기타뿐만 아니라 [17][18][19][20]복합재 업계에서 다수의 디자인 상을 수상한 아마 리넨으로 만든 우쿨렐레를 생산하고 있습니다.
녹색복합재
녹색 복합재는 천연 섬유와 생분해성 수지가 결합된 생체 복합재로 분류됩니다.그것들은 주로 환경을 해치지 않고 쉽게 처분할 수 있는 분해 가능하고 지속 가능한 특성 때문에 녹색 복합재라고 불립니다.녹색 복합재는 내구성 때문에 수명이 짧은 제품의 수명을 늘리기 위해 주로 사용됩니다.
하이브리드 복합재
또 다른 종류의 바이오복합재는 '하이브리드 바이오복합재'라고 불리는데, 이는 다양한 종류의 섬유를 하나의 매트릭스로 기반으로 합니다.섬유는 합성 또는 천연일 수 있으며, 임의로 결합하여 하이브리드 복합재를 생성할 수 있습니다.그 기능은 사용되는 각 개별 재료의 좋은 특성과 나쁜 특성 사이의 균형에 직접적으로 의존합니다.또한, 하이브리드 복합체에 두 종류의 섬유를 더 포함하는 복합체를 사용하면, 하나의 섬유가 차단되었을 때 다른 하나의 섬유 위에 설 수 있습니다.이 생체 복합체의 특성은 섬유의 함량, 길이, 배열, 매트릭스와의 결합 등을 세는 섬유에 직접적으로 의존합니다.특히, 하이브리드 복합재의 강도는 개별 섬유의 파손 변형률에 따라 달라집니다.
헴프 용도
헴프 섬유 복합재는 무게를 줄이고 강성을 높이는 것이 중요한 용도에서 잘 작동합니다.소비자에게 유용한 용도로 사용하기 위해 Trifilon은 기존의 플라스틱을 대체할 수 있는 다양한 대마 섬유 바이오 복합재를 개발했습니다.여행 가방, 냉장 박스, 휴대 전화 케이스 및 화장품 포장은 대마 섬유 복합재를 사용하여 생산되었습니다.
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삼베섬유복합가방
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삼베 섬유 복합재 - 화장품 포장
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삼베섬유복합재 - 휴대폰케이스
처리.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Compounding-en.png/310px-Compounding-en.png)
바이오 복합재 생산은 플라스틱 또는 복합재를 제조하는 데 사용되는 기술을 사용합니다.이러한 기법에는 다음이 포함됩니다.
- 기계 누름;
- 필라멘트 와인딩(filament winding
- 펄트루전(pultrus
- 압출(가장 널리 사용되며, 주로 녹색 바이오복합재용)
- 사출 성형;
- 압축 성형,
- 수지 이송 성형,
- 시트 몰딩 컴파운드.
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