導(dǎo)讀：海洋中塑料垃圾的處理一直以來(lái)(lái)都是環(huán)(huán)境保護(hù)領(lǐng)(lǐng)域的重要研究。幾十年來(lái)(lái)，海洋環(huán)(huán)境一直受到化石聚合物（絕大多數(shù)塑料產(chǎn)(chǎn)品）降解的影響，這些聚合物通過(guò)(guò)洋流流動(dòng)(dòng)積聚在海灘、海洋甚至北極海冰上。為了扭轉(zhuǎn)局面，生物基聚合物復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。這種化石資源的合適替代品可以滿(mǎn)足對(duì)海洋復(fù)合材料不斷增長(cháng)(zhǎng)的需求。

SeaBioComp

研究這些復(fù)合材料的是一個(gè)(gè)名為SeaBioComp的歐洲項(xiàng)目。為了減少塑料對(duì)生態(tài)(tài)環(huán)(huán)境的影響，制造能夠承受長(cháng)(zhǎng)期惡劣海洋環(huán)(huán)境的可再生材料成為了一項(xiàng)挑戰(zhàn)，SeaBioComp 開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種亞麻基熱塑性生物復(fù)合材料。該項(xiàng)目已經(jīng)(jīng)3D打印了幾個(gè)(gè)初始原型產(chǎn)(chǎn)品，包括擋泥板和其他結(jié)構(gòu)。研究表明，由生物聚合物和生物復(fù)合材料等天然原料制成的聚合物和復(fù)合材料被視為化石聚合物的潛在替代品，但對(duì)環(huán)(huán)境的影響較小，例如微塑料的形成。

△用于海事應(yīng)用的一系列 SeaBioComp 演示產(chǎn)(chǎn)品。圖片由 SeaBioComp 提供。

SeaBioComp 在歐盟的Interreg 2 Seas計(jì)劃的共同資助下，自2019年以來(lái)(lái)一直積極尋求為海洋環(huán)(huán)境創(chuàng )(chuàng)造一種耐用的生物基復(fù)合材料，預(yù)算為410萬(wàn)(wàn)歐元（420 萬(wàn)(wàn)美元）。超過(guò)(guò)一半的資金來(lái)(lái)自歐洲區(qū)域發(fā)(fā)展基金（ERDF），該基金已經(jīng)(jīng)資助了該地區(qū)其他與3D打印相關(guān)(guān)的項(xiàng)目，包括葡萄牙首個(gè)(gè)用于高性能和大尺寸金屬 3D 打印的機(jī)器人。在比利時(shí)(shí)紡織研究機(jī)構(gòu)Centexbel的領(lǐng)(lǐng)導(dǎo)下，SeaBioComp 還在進(jìn)(jìn)行分析工作，以評(píng)估其材料的長(cháng)(zhǎng)期耐久性，以減少對(duì)海洋環(huán)(huán)境的生態(tài)(tài)影響。

生物復(fù)合材料

首先，該項(xiàng)目創(chuàng )(chuàng)造了一種自增強(qiáng)聚丙交酯（PLA）復(fù)合材料，該復(fù)合材料已制成適合壓縮成型的各種無(wú)(wú)紡布和機(jī)織布。其次，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種新型亞麻增強(qiáng) PLA 或丙烯酸 (PMMA) 增強(qiáng)復(fù)合材料，可通過(guò)(guò)柔性模具 (RIFT) 制造工藝下的樹(shù)(shù)脂灌注、壓縮成型和增材制造使用。

在對(duì) SeaBioComp 開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)的各種生物復(fù)合材料的機(jī)械性能進(jìn)(jìn)行廣泛測(cè)試后，研究人員和專(zhuān)家得出結(jié)論，這些材料接近并且在某些情況下比傳統(tǒng)的非生物基復(fù)合材料性能更好，例如片狀模塑復(fù)合材料 (SMC)目前能夠在海洋環(huán)(huán)境中使用。新型生物基產(chǎn)(chǎn)品已被證明使用與傳統(tǒng)產(chǎn)(chǎn)品相同的壓縮成型條件，同時(shí)(shí)工藝周期時(shí)(shí)間可以更短。

此外，該項(xiàng)目還以創(chuàng )(chuàng)造有助于減少對(duì)海洋環(huán)(huán)境影響的產(chǎn)(chǎn)品為目標(biāo)，早期研究確定亞麻是最適合用作生物復(fù)合材料增強(qiáng)材料的天然植物纖維。亞麻在生長(cháng)(zhǎng)過(guò)(guò)程中吸收大量二氧化碳，并通過(guò)(guò)植物修復(fù)清潔土壤。這種使用植物提取，去除污染物的方法可以降低其在土壤中的生物利用度。

為了應(yīng)對(duì)全球海洋污染源，SeaBioComp 的團(tuán)隊(duì)將熱塑性聚合物、天然纖維和 3D 打印技術(shù)(shù)結(jié)合起來(lái)(lái)。除了擋泥板和其他結(jié)構(gòu)外，SeaBioComp還使用大規(guī)模增材制造技術(shù)(shù)來(lái)(lái)制造其他半工業(yè)(yè)產(chǎn)(chǎn)品，包括船泵和頂蓋。

3D打印生物復(fù)合材料

2020年，SeaBioComp 透露，它依靠荷蘭的工業(yè)(yè)制造商Poly Products的 FDM 打印機(jī)對(duì)生物符合材料進(jìn)(jìn)行了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D打印。

△SeaBioComp 使用 CEAD FDM 打印機(jī)演示了生物基熱塑性復(fù)合材料在各種海事應(yīng)用中的使用。圖片由 CEAD 提供。

除了新材料的生態(tài)(tài)效益外，SeaBioComp 還認(rèn)為 3D 打印是一種生態(tài)(tài)高效的制造工藝。與傳統(tǒng)產(chǎn)(chǎn)品制造相比：

●生物聚合物的3D打印具有很大的生態(tài)(tài)效率，因?yàn)樗恍枰＞?，幾乎沒(méi)(méi)有生產(chǎn)(chǎn)浪費(fèi)。

●它與項(xiàng)目開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)的可持續(xù)材料兼容，并且 3D 打印產(chǎn)(chǎn)品在其使用壽命結(jié)束后可以回收利用。

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