航空航天企業(yè)正致力于減少飛機(jī)制造過(guò)程中產(chǎn)生的難以回收的復(fù)合材料對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響。除了近期波音公司宣布與英國(guó)一家企業(yè)合作，將飛機(jī)制造過(guò)程中產(chǎn)生的多余復(fù)合材料從生產(chǎn)線上回收以應(yīng)用到汽車等設(shè)備的制造中，另一家來(lái)自法國(guó)的企業(yè)也正致力于開(kāi)發(fā)一種從竹子中提取纖維制成的復(fù)合材料，用以取代傳統(tǒng)的利用聚合物生產(chǎn)飛機(jī)客艙內(nèi)飾的材料。
一、波音公司與來(lái)自英國(guó)的ELG碳纖維有限公司團(tuán)隊(duì)合作回收復(fù)合材料廢料
2018年12月5日，波音公司宣布與總部位于英國(guó)的ELG碳纖維有限公司合作，共同推進(jìn)11家飛機(jī)制造廠產(chǎn)生的多余復(fù)合材料的回收，并將其轉(zhuǎn)化到電子配件和汽車設(shè)備中取得再利用。位于加拿大、中國(guó)和馬來(lái)西亞的另外3架飛機(jī)制造廠也將在后續(xù)合作中加入其中。
波音公司表示，參與實(shí)施這項(xiàng)計(jì)劃，可以幫助波音公司的主機(jī)場(chǎng)所每年減少超過(guò)100萬(wàn)磅固體廢料，這將有力支持波音公司在2025年前將送往垃圾填埋場(chǎng)的廢料量減少20%的大目標(biāo)。
因?yàn)榕c鋁合金相比更輕質(zhì)的特性，碳纖維復(fù)合材料廣泛用于生產(chǎn)波音787“夢(mèng)想班機(jī)”和即將推出的波音777X客機(jī)。但這種材料的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是由于材料本身經(jīng)過(guò)了固化，難以再次分解和回收利用，因此大部分碳纖維復(fù)合材料的廢料最終都會(huì)通過(guò)填埋的方式處理，造成環(huán)境破壞。為了解決這個(gè)問(wèn)題，英國(guó)ELG公司開(kāi)發(fā)了一種可回收固化的航空級(jí)復(fù)合材料的方法，并將回收的材料應(yīng)用到其他產(chǎn)品中。
波音公司的發(fā)言人表示，從波音公司的材料中回收的纖維，主要將轉(zhuǎn)化為非織物材料或碳纖維增強(qiáng)的熱塑性化合物?！?/strong>目前使用回收后產(chǎn)生的非織物材料可以生產(chǎn)的產(chǎn)品包括車蓋、車頂和和風(fēng)電葉片等。而使用碳纖維增強(qiáng)熱塑性化合物可生產(chǎn)的產(chǎn)品包括（集成電路）載體托盤以及汽車電氣系統(tǒng)組件等。”
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來(lái)自波音公司飛機(jī)制造廠多余的復(fù)合材料廢料可以經(jīng)過(guò)回收后在汽車產(chǎn)品應(yīng)用，例如上圖中展示的裝在跑車車頭的部件。
為了大規(guī)模地測(cè)試這種復(fù)合材料回收方法，波音與ELG公司在位于華盛頓埃弗雷特的波音復(fù)合材料機(jī)翼中心共同開(kāi)展了一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，主要做法是將復(fù)合材料廢料放入高溫熔爐中加熱，蒸發(fā)將碳纖維層粘合在一起的樹(shù)脂，將其清理干凈的碳纖維出售給生產(chǎn)電子產(chǎn)品和從事汽車制造等領(lǐng)域的公司。根據(jù)兩家公司發(fā)言人的說(shuō)法，在過(guò)去18個(gè)月的時(shí)間里，這兩家公司的合作一共回收了38萬(wàn)磅的碳纖維。
波音公司原本打算將這些材料運(yùn)往ELG公司位于英國(guó)工廠進(jìn)行再加工，但隨著回收再利用碳纖維的市場(chǎng)逐步發(fā)展，預(yù)計(jì)很快兩家公司將在美國(guó)興建一個(gè)全新的工廠。
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碳纖維復(fù)合材料在波音787項(xiàng)目中獲得了廣泛的應(yīng)用，波音公司正努力尋找回收機(jī)身復(fù)合材料的方法。
兩家公司的合作面臨的下一個(gè)挑戰(zhàn)就是尋找一種方法，處理經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用需要更換的復(fù)合材料，例如在波音787等飛機(jī)達(dá)到退役年限時(shí)，需要將機(jī)體復(fù)合材料與機(jī)身的其他部分分離，拆除結(jié)構(gòu)再進(jìn)行循環(huán)使用。2018年初，波音公司曾經(jīng)參與了一項(xiàng)被稱為“世界上首次拆除飛機(jī)復(fù)合材料機(jī)身”的項(xiàng)目。
“我們從這個(gè)項(xiàng)目中獲得的經(jīng)驗(yàn)，將幫助整個(gè)行業(yè)確定如何從大量使用復(fù)合材料的飛機(jī)上回收復(fù)合材料，找到最佳的方法?！辈ㄒ艄镜陌l(fā)言人補(bǔ)充道?！半S著理論知識(shí)的積累和技術(shù)手段的進(jìn)步，我們可以樂(lè)觀的預(yù)計(jì)，目前的回收率（按重量計(jì)占飛機(jī)的近90％）將獲得長(zhǎng)久的保持和進(jìn)步。”
二、法國(guó)企業(yè)利用竹子開(kāi)發(fā)飛機(jī)內(nèi)飾用生物復(fù)合材料
在波音公司積極尋找回收復(fù)合材料方法的同時(shí)，多達(dá)8家法國(guó)企業(yè)正在聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種更加環(huán)保的竹制替代品，替換用于制造飛機(jī)內(nèi)飾的復(fù)合材料。為此，它們共同參與了一項(xiàng)名為BAMCO的項(xiàng)目，目的是開(kāi)發(fā)利用竹子長(zhǎng)纖維制成的新型生物基復(fù)合材料。它可用于替代玻璃、酚醛類樹(shù)脂基復(fù)合材料，例如機(jī)艙內(nèi)部蓋板、機(jī)身包覆蓋板和機(jī)載廚房等部位。
據(jù)聯(lián)合參與這一項(xiàng)目的公司之一艾西斯騰科技公司（Assystem Technologies）材料與工藝學(xué)科負(fù)責(zé)人菲利佩·龐特斯表示，BAMCO復(fù)合材料已經(jīng)有效地被用于制造行李儲(chǔ)物柜、機(jī)艙裝飾板以及某些特殊類型飛機(jī)的艙壁和配件等。其他參與該項(xiàng)目的公司阿科瑪公司、Cobratex公司、特種聚合物公司（Specific Polymers），材料工程學(xué)大學(xué)校際研究中心（CIRIMAT，是法國(guó)國(guó)立高等化學(xué)工藝技術(shù)工程師學(xué)院下屬的四個(gè)重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室之一），法國(guó)ESTIA工程師學(xué)院Compositadour復(fù)合工業(yè)材料實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，麗薩航空集團(tuán)公司（Lisa Aeronautics）和梅卡諾工業(yè)與設(shè)計(jì)公司（Mecano ID）。
除了相應(yīng)環(huán)保的號(hào)召，滿足全球減少塑料用量的需求外，源自自然界生物制造的復(fù)合材料還可以作為某些聚合物復(fù)合材料的替代品，特別是那些會(huì)受到歐盟REACH（化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制）法規(guī)的影響的聚合物復(fù)合材料。
“REACH法規(guī)中限定與飛機(jī)相關(guān)的產(chǎn)品，主要是目前使用的表面處理劑、油漆和粘合劑等，但我們預(yù)計(jì)含有酚醛聚合物的樹(shù)脂基復(fù)合材料也將在不久的將來(lái)包括在內(nèi)……這意味著人們必須盡快尋找替代產(chǎn)品方案。”龐特斯說(shuō)。
“設(shè)想的解決方案之一是改用物質(zhì)組成及化學(xué)性質(zhì)都不同的樹(shù)脂，例如來(lái)源于自然界生物的、使用源自植物的天然樹(shù)脂，配合與非化石資源材料一同使用的連續(xù)竹制纖維?！饼嬏厮贡硎?。
竹制纖維比傳統(tǒng)的玻璃纖維更輕，但具有旗鼓相當(dāng)?shù)膽?yīng)力水平，這使得它可以成為“客艙內(nèi)部具有簡(jiǎn)單幾何形狀的非承力或次承力結(jié)構(gòu)”等應(yīng)用部位的理想替代品。
法國(guó)的企業(yè)代表們之所以如此青睞竹子，是因?yàn)樗L(zhǎng)迅速，水分少，土壤用量低，且不需要使用肥料或殺蟲(chóng)劑。龐特斯表示，BAMCO復(fù)合材料使用的是法國(guó)境內(nèi)種植的竹子，這樣做的目的也是為了降低運(yùn)輸過(guò)程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。
聯(lián)合攻關(guān)這樣一個(gè)項(xiàng)目，主要目的是生產(chǎn)出一種基于生物的復(fù)合材料，使得其制造和應(yīng)用成本均不超過(guò)人們想要替換的材料。“為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，BAMCO項(xiàng)目中計(jì)劃將這類基于生物的復(fù)合材料與傳統(tǒng)的制造工藝結(jié)合，這將對(duì)擴(kuò)大其生產(chǎn)規(guī)模起到關(guān)鍵作用。”龐特斯表示。
一些輕質(zhì)飛機(jī)制造商以及聯(lián)合參與這一項(xiàng)目的企業(yè)成員麗薩航空集團(tuán)公司（Lisa Aeronautics）計(jì)劃將成為該產(chǎn)品的最終用戶。龐特斯表示，它的目標(biāo)是將BAMCO復(fù)合材料用于生產(chǎn)飛機(jī)的駕駛艙部件等。
“大多數(shù)飛機(jī)客艙和客艙部件制造商都對(duì)BAMCO項(xiàng)目表示了興趣。這種需求目前已經(jīng)推動(dòng)開(kāi)展了相關(guān)研究工作。在目前正在進(jìn)行的一些研究中，一些研究成果可以作為設(shè)計(jì)原型部件的基礎(chǔ)?！彼a(bǔ)充道。
相關(guān)的研究還包括確保源自自然界生物的樹(shù)脂完全符合聯(lián)邦航空條例25.853關(guān)于火災(zāi)、煙霧和毒性（FST）要求。計(jì)劃使用BAMCO復(fù)合材料下開(kāi)發(fā)的第一批原型部件將于2019年3月遴選完成，最終產(chǎn)品計(jì)劃于2021年完成。
（航空工業(yè)發(fā)展研究中心 陳濟(jì)桁）
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