香蕉的妙用！非洲利用一种香蕉的假茎制成复合材料可用于汽车

尽管在豪华汽车中很难找到剑麻、大麻植物或木材等材料，但汽车制造商已经使用天然纤维几十年了。这种类型的复合材料可以在一些高端轿车和轿跑车的内板、发动机、内饰、隔音部件和发动机罩中找到。与钢或铝不同，天然纤维复合材料不生锈或腐蚀，非常耐用，易于形成。在汽车中使用纤维增强聚合物复合材料的最大优点是其重量轻、碰撞性能优异、降噪和减振。然而，利用可再生资源生产更多的汽车零部件仍然是一个挑战。同时，天然纤维-聚合物复合材料由于拉伸、弯曲和冲击强度低，也容易发生开裂、断裂和弯曲。

据外媒报道，南非约翰内斯堡大学的研究人员现已证实，芭蕉是一种淀粉基香蕉，是一种很有前途的原材料，可作为汽车行业新兴的复合材料。将天然芭蕉纤维与碳纳米管和环氧树脂相结合，制备了天然纤维增强聚合物杂化纳米复合材料。车前草是非洲、亚洲和南美洲热带地区的主要粮食作物，全年都在生长。许多类型的车前草可以烹饪和食用。研究人员使用环氧树脂、经过处理的芭蕉纤维和碳纳米管形成了一种复合材料。碳纳米管的最佳用量为芭蕉环氧树脂总重量的1%。得到的芭蕉纳米复合材料比环氧树脂本身更坚固、更坚硬。这种复合材料的抗拉强度比环氧树脂高31%，弯曲强度高34%。此外，该材料的拉伸模量比环氧树脂高52%，弯曲模量高29%。约翰内斯堡大学机械工程科学系主任、该研究的首席研究员Tien Chien Jen教授说，“将车前草与多壁碳纳米管混合可以提高复合材料的机械和热强度。性能的提高使混合复合材料成为制造特定汽车零部件的有竞争力的替代材料。约翰内斯堡大学机械工程科学系博士后研究员Patrick Ehi Imoisili表示，使用可再生资源生产汽车零部件有几个好处。“在汽车中使用天然纤维是一种趋势，因为天然纤维复合材料具有可再生、低成本和低密度、相对较高的比强度和刚度以及相对安全的生产工艺等特点。使用这种复合材料制造汽车零部件还可以减少汽车的质量，从而提高汽车的燃油效率，使汽车更安全的。此外，这种复合材料不会像金属腐蚀一样生锈或损坏，非常坚硬、耐用，易于形成。然而，一些天然纤维增强聚合物复合材料现在存在吸水性差、冲击强度低、耐热性差等缺点，这会导致汽车零部件开裂、弯曲或变形。研究人员对芭蕉纳米复合材料进行了一系列标准化工业测试，包括ASTM测试方法D638和D790，根据ASTM a-370进行的抗冲击测试，以及ASTM D-2240测试。试验结果表明，含有1%纳米管的复合材料的强度和刚度优于单独使用的环氧树脂。与纯环氧树脂相比，芭蕉纳米复合材料在硬度、冲击强度和热导率方面也有显著提高。研究人员还使用一部分不可食用的芭蕉纤维、四部分环氧树脂和多壁碳纳米管制作了一个压缩成型应力测试对象。其中，环氧树脂和纳米管由商业供应商提供，与汽车制造商在某些汽车零部件中使用的树脂类似。车前草来自尼日利亚西南部一棵香蕉树的树干或假茎，由紧密重叠的叶子组成。研究人员使用了多个步骤来处理芭蕉纤维。第一步采用了一种古老的方法，称为浸水，可以将植物纤维从根和茎中分离出来。在第二步中，将纤维在含有3%苛性钠的溶液中浸泡4小时。干燥后，用2.45GHz、550W的高频微波辐射处理2分钟。烧碱和微波处理可以提高b……

纳米复合材料中芭蕉纤维与环氧树脂的相互作用。接下来，研究人员将纳米管分散到乙醇中，以防止它们在复合材料中聚集。然后，将芭蕉纤维、碳纳米管和环氧树脂结合到模具中，并在室温下使用负载将模具压缩24小时。车前草生长在世界各地的热带地区，包括墨西哥、佛罗里达州和北美的得克萨斯州；南美洲和中美洲的巴西、洪都拉斯和危地马拉；印度、中国和东南亚。在西非和中非，喀麦隆、加纳、乌干达、卢旺达、尼日利亚、科特迪瓦和贝宁的农民也种植芭蕉。主要粮食作物生物质的使用将给低收入人群的粮食安全带来问题，而汽车行业需要可靠的天然纤维原料来增加天然纤维复合材料的使用。然而，芭蕉对粮食安全和工业复合材料的影响并不显著，因为芭蕉种植者在收获后经常将假茎作为农业废物丢弃。

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