不要以為生物基復(fù)合材料是什么新概念，自古以來(lái)它就有廣泛的應(yīng)用——在歷史上的不同時(shí)期，房屋、基礎(chǔ)設(shè)施和工具都是由粘土和石頭與纖維狀的植物和動(dòng)物產(chǎn)品結(jié)合而成的。這些天然材料的加工和表征改進(jìn)，推動(dòng)了它們最近的工業(yè)使用。據(jù)Research and Markets估計(jì)，2022年，全球生物復(fù)合材料市場(chǎng)估計(jì)為192億美元，這些材料被用于建筑、航空航天、汽車和包裝等領(lǐng)域。而該市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2028年將增長(zhǎng)到468億美元。

然而，這種材料在戶外應(yīng)用中的效用有限，因?yàn)樯飶?fù)合材料在暴露于外部環(huán)境中往往會(huì)老化。魁北克大學(xué)三河分校（Université du Quebec á Trois）的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)新的研究，更詳細(xì)地探討了這種環(huán)境老化問(wèn)題，特別是考慮到短天然纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（Short Natural Fibre-reinforced thermoplastic）復(fù)合材料。

研究人員報(bào)告了兩種聚丙烯生物復(fù)合材料：一種是用亞麻纖維制成的，另一種是用松木纖維制成的。兩種復(fù)合材料中纖維與基體的比例保持一致，均為30wt%。標(biāo)記為樣品PP30-F和PP30-P。分別通過(guò)加速老化試驗(yàn)，包括在60°C的溫度下用紫外線照射總共960小時(shí)。在五個(gè)時(shí)間點(diǎn)，即0小時(shí)、160小時(shí)、320小時(shí)、640小時(shí)和960小時(shí)后，評(píng)估了樣品的顏色、粗糙度和表面形態(tài)的變化，以及樣品的彎曲性能和落重沖擊行為。

研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然紫外線老化并沒(méi)有改變生物復(fù)合材料的基本化學(xué)構(gòu)成，但樣品的紅外光譜中的峰值隨著曝光時(shí)間的增加而增加。這表明兩種樣品都經(jīng)歷了光氧化。然而，松木纖維復(fù)合材料的增加比亞麻纖維更明顯。表明松木纖維在紫外線照射下會(huì)發(fā)生更多的光氧化反應(yīng)。他們將此歸因于松樹(shù)富含木質(zhì)素的特性。松樹(shù)的木質(zhì)素含量平均而言是亞麻的十倍。

從視覺(jué)上看，樣品也隨著時(shí)間的推移而變化。通過(guò)暴露在紫外線下進(jìn)行漂白。這種顏色的轉(zhuǎn)變大部分發(fā)生在最初的480小時(shí)內(nèi)，由于它與木質(zhì)素含量的結(jié)構(gòu)有關(guān)，兩種復(fù)合材料的變化有明顯差異。經(jīng)過(guò)960小時(shí)的曝光，樣品PP30-F和PP30-P的顏色變化分別達(dá)到40.95%和31.31%。"

在粗糙度方面，兩種生物復(fù)合材料最初都表現(xiàn)出光滑的表面，沒(méi)有缺陷。隨著它們的老化，它們的表面粗糙度出現(xiàn)不同程度的增加。樣品暴露在紫外線下的時(shí)間越長(zhǎng)，它們就越粗糙，在暴露960小時(shí)后，也觀察到了微裂紋。然而，與亞麻復(fù)合材料相比，松木纖維樣品PP30-P表現(xiàn)出較少的裂紋和較小的粗糙度。作者再次將此歸因于木質(zhì)素，他們說(shuō)木質(zhì)素具有 "抗氧化作用"。

彎曲試驗(yàn)表明，老化對(duì)生物復(fù)合材料的機(jī)械性能有負(fù)面影響，最明顯的老化發(fā)生在頭480小時(shí)。同樣，亞麻復(fù)合材料PP30-F的老化比松木纖維復(fù)合材料更嚴(yán)重。跌落重量沖擊試驗(yàn)得出了類似的結(jié)果。兩者彎曲試驗(yàn)都出現(xiàn)不同程度的變形，但PP30-F的表現(xiàn)最差。

研究人員的結(jié)論是：戶外應(yīng)用的生物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮紫外線照射對(duì)機(jī)械性能的影響，以更準(zhǔn)確地確定其耐久性特征并防止重大損壞。