从2022“JEC世界”看复合材料可持续性动向

复合材料市场上第一个受新冠疫情影响的事情是2020年3月“JEC世界”展会的取消。取消展会的官方通知仅仅在展会开幕前六天发出，当时被认为只是由于病毒的未知轨迹而延期。然而，由于漫长的疫情持续时间和各种全球限制，这一决定导致了2020年和2021年面对面展会的取消。因此，当2022年“JEC 世界”（已从3月改为5月）最终顺利推出时，它标志着全球复合材料行业的一个重大里程碑。

根据JEC的数据，此次展会有32000多名观众，大部分亲自聚集在巴黎，参观了1201家参展商的展品（还有一个同时举行的网上展会）。虽然这两个数字都低于2019年，但此次展会看来相当活跃，在产品发布、内容、商业活动和出席人数方面都超出了所有预期。

本届“JEC世界”显示了复合材料行业在材料、制造工艺和用途方面的新发展。有很多展台展出了用于以下用途的材料、机械或模制件：电动汽车蓄电池外壳、储氢压力容器、城市空中交通（空中出租车）和超长风力涡轮机叶片主梁等。

本届“JEC世界”的会议节目清楚地突出了今年最具影响力的主题：用于可持续世界的复合材料。可持续发展观念持续上升，成为复合材料增长的关键驱动力，使各种应用行业能够实现雄心勃勃的可持续发展目标：从能源和运输，到建筑和基础设施，等等。这些会议强调了复合材料日益增长的应用将为人类活动开辟令人振奋的新天地，改善人们的生活，开创一个更美好、更可持续的世界。

会议中重点讨论了复合材料如何有助于减少二氧化碳排放、产生清洁能源、在面对不断变化的气候影响时具有适应性和更长的寿命等问题，同时涉猎了使用天然纤维、使用生物基树脂、回收利用各种材料（纤维、树脂、复合材料等）、增加可再生能源的使用、进行更稳健和彻底的生命周期分析等可持续性话题。很明显，当前整个复合材料行业——以及整个世界——看来都在积极寻找可持续发展解决方案，以应对当今的挑战。

以下是2022“JEC世界”展示的几种凸显可持续性主题的产品和技术实例。

电动汽车器件

德国朗盛集团的Tepex®产品族是用各种纤维织物增强的热塑性塑料片材。朗盛在2022“JEC世界”展会上着重推介其产品在电动交通和可持续性方面的应用。该公司展出了Tepex在电动汽车前端支架和蓄电池底盘中的系列用途。另外该公司声称高电压蓄电池外壳是Tepex在电动汽车中的潜在大用途。相关人士说：“该器件不需要任何金属增强。它验证了热塑性复合材料在重量和成本降低、功能集成和电气绝缘性能方面优于金属。”

储氢容器

储氢压力容器是当今复合材料的新兴市场之一，展会上储氢罐是流行（popular）展品，展商数量很多。谈到储氢容器这一新兴市场时，美国碳纤维制造商赫氏公司（Hexcel）有关人士兴奋地说道：“氢是未来的能源，而对氢来说，碳纤维是关键。”他指出，目前的储氢压力容器每个约消耗50公斤碳纤维。最重要的是，这种压力容器需用航空航天级的碳纤维。Hexcel正在努力调整和优化压力容器用的纤维和树脂，以降低成本，提高性能。

先进空中交通

先进空中交通（AAM）又称城市空中交通（UAM），所用飞机是以电为动力的垂直起降飞机（俗称空中出租车）。在索尔维集团的展台上展出了VX4飞机的模型，这是英国垂直宇航公司的AAM飞机。该飞机正在开发之中，其特点是采用索尔维材料制成的气动结构。据介绍，垂直宇航公司预计在2022年夏天试飞VX4的原型，该公司正在与索尔维集团合作，为未来的飞机开发下一代材料。其相关人士说，关键是要使这架自动化的、采用非热压罐固化工艺和热塑性材料制造的飞机“经得起未来考验”。

天然纤维

瑞士亚麻纤维材料专业厂商Bcomp公司强调，公司对天然纤维复合材料越来越感兴趣，并越来越多地将其用于商业用途，包括最近与德国宝马汽车集团合作开发的系列汽车零部件，以及在展会上展出的数艘大量使用亚麻纤维复合材料的船艇。宝马宣布已推出其M4 GT4赛车系列的新款，随着Bcomp公司成为宝马M赛车的正式合作伙伴，M4 GT4系列的发展将可持续性提升到了一个新的水平，把Bcomp公司的ampliTex和powerRibs天然纤维复合材料技术广泛应用于一系列汽车部件，如发动机罩、车门、行李舱、后翼板及几种车内器件。。

Bcomp公司展台上还展出了一个摩托车刹车盖，该刹车盖获得了2022年JEC复合材料体育、休闲和娱乐类创新奖。与合作伙伴奥地利KTM技术公司共同开发的刹车盖是把亚麻纤维复合材料结构粘接到一个PA6塑料制件上形成。

法国Demgy公司着力推介了它在零废物工艺、使用天然纤维和回收材料方面的新研发和商业能力。其展品包括由天然纤维复合材料制成的自行车鞍座和头盔。

循环经济

例1。风力发电机制造商西门子歌美飒可再生能源公司凭借其可回收叶片获得了2022“JEC世界”可再生能源类的创新奖。该创新是一种可轻易溶化和回收的海上风力涡轮机叶片。这种可回收叶片具有该公司久负盛名的高质量和使用寿命。退役后，可通过在弱酸条件下溶解其基体来回收叶片，从而防止不必要的填埋。其增强材料、芯材、塑料和金属零件都可以很容易地以良好的质量和价值回收利用。基体可再生成为具有可观性能的热塑性材料。回收的基体和增强材料可以重新用于适当的用途。

例2。在2022“JEC世界”展会期间，英国国家复合材料中心（NCC）宣布与合作伙伴Cygnet Texkimp公司和Longworth公司合作的一个新项目取得成功。该项目使用Longworth公司的DEECOM加压蒸汽回收再生工艺，从回收的压力容器中再生连续碳纤维，并验证这些纤维完好无损，足以再制造成新的压力容器。NCC的下一步研究包括对再生材料和再生压力容器的分析。该项目是NCC规模更大的氢气项目的一部分。

例3。英国Gen 2 Carbon公司是一家利用回收碳纤维废料生产非织布的制造商，其产品在汽车、风能、电池和其他市场领域的用途和需求不断增长。该公司的技术采用喷水切割和热解工艺，用来回收航空航天和汽车废料中的长纤维，并将其重新用于非织布。该公司计划继续扩大其业务，以满足不断增长的需求。

碳纤维的可持续性

关于碳纤维的未来，除了明显的成本问题外，现在的挑战是纤维制造过程的高二氧化碳排放量，这是汽车制造商回避使用它的第二个原因。风电市场已经学会了战略性地将碳纤维只用于叶片主梁帽中，而使用碳纤维的一台涡轮机在几个月内就能偿还制造和安装它所用的所有能量。航空航天，包括新兴的UAM（城市空中交通）市场，可以继续采用碳纤维结构，因为UAM可实现蓄电池供电的飞行，可大大减少排放。美国能源部有一项“地球计划”，在十年内以每公斤1美元的价格提供清洁的氢，与今天相比，成本降低了80%。有专家建议复合材料行业也需要一个类似的碳纤维项目，重点是在类似的时间框架内将二氧化碳足迹减少80%或更多。在碳纤维制造中，生物基聚丙烯腈前驱体、干纺、使用清洁能源的电炉、碳捕获等技术可能在开发解决方案方面发挥作用，尤其是在汽车等工业市场。此外，在2019年推广的回收碳纤维的可用形式，在今年展会上又有展示（用回收纤维制作的下游中间体和模塑件），证明循环经济确实正在兴起。