纤维素替代原油:研究人员开发可持续泡沫
2025-07-03 10:26
来源:格拉茨科技大学
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泡沫材料应用广泛,涵盖汽车、家庭、机械工程以及休闲体育等诸多领域。然而,传统生产方式多依赖原油,对生态环境造成负面影响。在欧盟“BreadCell”项目中,一个国际联盟成功开发出基于纤维素的泡沫,其生产工艺类似烘焙面包,且该泡沫完全可生物降解、可回收利用,相关成果发表于TAPPI期刊。

格拉茨技术大学的生物产品和造纸技术研究所与车辆安全研究所,在该技术开发过程中发挥了关键作用。格拉茨工业大学生物产品和造纸技术研究所的Stefan Spirk强调,在尽可能多的领域推行可持续发展举措至关重要。纤维素取自植物且储量丰富,此项目旨在用纤维素产品取代石油基产品,所开发的泡沫应用前景广阔。

研究人员发现,这种环保泡沫在多个领域潜力巨大,如汽车行业用于碰撞能量管理、建筑行业作为绝缘材料,以及体育行业制造运动器材和鞋底等。此外,该材料在湿度管理和声学性能方面也具备潜在优势。

项目关键在于利用先进仿真模型,建立泡沫强度与纤维设计间的关联。为获取模拟所需材料数据,对材料进行了全面表征。研究涵盖各种负载测试,借助格拉茨工业大学的专用测试台,表征材料在动态和快速负载下的行为。基于数据和模型,研究人员生产出不同密度和机械性能的泡沫,并应用于多种演示装置,如制作并测试了滑板、冲浪板、自行车头盔和鞋垫等。

格拉茨技术大学车辆安全研究所的Florian Feist指出,泡沫开发过程中发现,保持其整个厚度密度均匀是一大挑战。不过,这种不均匀性在自行车头盔应用中却带来优势,较软的中间层使头盔内外层产生剪切力,可减少撞击时大脑受到的旋转负荷,原理类似现代安全系统MIPS。

除项目协调员查尔姆斯大学和格拉茨技术大学外,还有三所机构参与“BreadCell”项目:维也纳大学研究轻质部件的夹层结构;西班牙的Tecnalia测试工业实施可行性;格拉茨的BioNanoNet(BNN)评估生物降解性和生命周期性能。

值得一提的是,该项目还催生了衍生公司FOAMO,该公司基于所开发的泡沫生产轻质缓冲鞋垫,为绿色制造领域带来了新的商业机遇和发展方向。

更多信息: Veronika Biegler 等人,木聚糖对软木牛皮纸浆二维纸和三维泡沫机械性能的影响,TAPPI 期刊(2025)。

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