Сочетание невероятной силы и низкого веса углеродного волокна произвела революцию в современной инженерии. Сегодня вы видите это во всем, от ветряных турбин и самолетов до углеродных автомобильных деталей и спортивного снаряжения. Его преимущества по сравнению с такими материалами, как сталь и алюминий, означают, что отрасли отчаянно пытаются найти новые способы включить его в свои сборки. Но, несмотря на свою популярность, углеродное волокно имеет ряд серьезных недостатков, которые могут сдержать его в устойчивом будущем.
Для начала, экологический поход углеродного волокна ошеломляет. Процесс производства углеродного волокна, как известно, является энергоемким, используя до 900 мегаджоул на килограмм, что гораздо больше, чем энергия, необходимая для производства стали или алюминия. Хуже того, материал трудно переработать. Во время производства отбрасывается почти треть листов углеродного волокна, и большинство продуктов, изготовленных из углеродного волокна, в конечном итоге оказываются на свалках. После связанного со смолой и вылеченным углеродным волокном нельзя расплавить и изменить. Это делает восстановление полезных волокон трудными и неэффективными без высокого тепла или агрессивных химических веществ … у которых есть собственные проблемы. Результат? Огромное количество отходов. Можем ли мы увидеть углеродное волокно, замененное другим, лучшим материалом? Знаки, по -видимому, указывают на да.
Углеродные опасности здоровья и проблемы с производительностью
Экологические проблемы являются еще одной частью дилеммы углеродного волокна. При отшлифовании, разрезании или воздействии высокого тепла или химикатов углеродное волокно высвобождает микроскопические воздушные частицы. Эти волокна похожи по размеру и форме с асбестом. Это означает, что волокна могут погрузиться в легкие в легких тех, кто их вдыхает. Хотя долгосрочные последствия для здоровья все еще изучаются, тревожные параллели с воздействием асбеста вызывают опасения, что пыль углеродного волокна однажды может быть связана с серьезными респираторными заболеваниями и даже смертью.
Есть также потолок производительности, который стоит рассмотреть. Несмотря на то, что углеродное волокно привело к тому, что углеродное волокно не наблюдалось значительных улучшений в силе. Это в значительной степени связано с чувствительным характером материала: если его структура скомпрометирована во время производства, волокна постоянно смещены и повреждены до конца срока службы продукта. Стоимость — еще один значительный барьер. Углеродное волокно по-прежнему в десять-двадцать раз дороже, чем металлы, такие как сталь или алюминий, что удерживает его от более широкого использования в чувствительных к затрат отраслях, таких как автомобильное производство.
Galvorn — многообещающая альтернатива углеродному волокну
Исследователи и стартапы ищут альтернативы, чтобы соответствовать или превышать производительность углеродного волокна без всех недостатков. Одним из наиболее перспективных претендентов является Galvorn, углеродный наноматериал с углеродными свойствами. Galvorn, более легкая, чем углеродное волокно, но более сильное, чем сталь, является гибким, проводит электричество, а также является более устойчивым. Dexmat, компания Galvorn, также утверждает, что производственный процесс использует меньше этапов и меньше энергии, а его жизненный цикл воздействие на углеродистое. Компания прогнозирует, что материал будет компенсировать от двух до трех гигатонов углекислого газа в течение следующих нескольких десятилетий.
Galvorn также избегает опасностей для здоровья, которые страдают от углеродного волокна. Будучи резистентным и биосовместимым, он имеет гораздо меньше рисков для рабочих и конечных пользователей. А поскольку он подлежит переработке, Galvorn имеет потенциал для создания более круговой экономики для высокопрочных композитов. Конечно, широкомасштабная замена не произойдет в одночасье. Доминирование углеродного волокна было построено на протяжении десятилетий, и отрасли глубоко инвестированы в текущие цепочки поставок и производственную инфраструктуру. Тем не менее, направление ясно. По мере того, как экологические нормы ограничиваются, растут затраты, а также соблюдают проблемы со здоровьем, стремление к лучшим альтернативам будет ускоряться, а такие материалы, как Galvorn, выделяются как жизнеспособный следующий шаг.
