生物基材料
關(guān)注創(chuàng)建者：我hi小白 創(chuàng)建時(shí)間：2019-01-09
生物基材料的視頻教程
ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例五-芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料鉆削損傷失效模擬
本案例詳細(xì)講解了工程上常用的芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料鉆削損傷失效模擬，重點(diǎn)講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復(fù)合材料的材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例四-芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料切削損傷失效模擬
本案例詳細(xì)講解了工程上常用的芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料切削損傷失效模擬，重點(diǎn)講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復(fù)合材料的材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料鉆削加工
主要通過cohesive surface對(duì)熱解碳界面進(jìn)行建模，詳細(xì)教學(xué)調(diào)用JH2本構(gòu)對(duì)SIC陶瓷基體進(jìn)行屬性定義。纖維通過3D hashin準(zhǔn)則定義失效。也可以用最大應(yīng)力準(zhǔn)則。找作者要帶音頻版教程
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生物基材料的實(shí)例教程
“2019國(guó)際生物基材料技術(shù)與應(yīng)用論壇”將在前三屆的基礎(chǔ)上繼續(xù)關(guān)注“Green Matters”，布局全產(chǎn)業(yè)鏈，誠(chéng)邀國(guó)際知名專家外行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，重點(diǎn)聚焦生物基產(chǎn)品（化學(xué)品、塑料和纖維等）新技術(shù)、新工藝、新應(yīng)用和新趨勢(shì)，推動(dòng)行業(yè)健康、快速發(fā)展。
一艘德國(guó)制造的船、一座荷蘭的人行天橋和奧地利的木釘似乎沒有什么共同之處，但它們卻有一個(gè)重要的共同點(diǎn)：它們都是由生物復(fù)合材料制成的。在歐洲木材和天然纖維復(fù)合材料會(huì)議上，三位創(chuàng)新獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)哒故玖藢鹘y(tǒng)復(fù)合材料的強(qiáng)度、耐用性、輕量化與天然可再生資源的環(huán)境效益相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。
可持續(xù)發(fā)展的生物基復(fù)合材料
生物基復(fù)合材料是相對(duì)于化石基復(fù)合材料而言，是指利用可再生資源（動(dòng)物、植物和微生物）為原料，通過生物、化學(xué)以及物理等方法，或者與其他材料復(fù)合，在宏觀上組成具有新性能的材料。
生物基材料包括生物基平臺(tái)化合物、生物塑料、功能糖產(chǎn)品、木塑復(fù)合材料等，它具有傳統(tǒng)高分子材料不具備的綠色、環(huán)境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。其制品既包括日常生活中經(jīng)常能見到的生活用品，如包裝材料、一次性日用品等，也包括技術(shù)含量高、附加值高的藥物控制釋放材料和骨固定材料及人體組織修復(fù)材料等生物醫(yī)用材料等。
按可再生資源的利用方式，生物基復(fù)合材料可分為天然高分子生物基復(fù)合材料和合成高分子生物基復(fù)合材料。
天然高分子生物基復(fù)合材料，直接利用可再生資源的高分子材料，即生物基材料與生物基材料、生物基材料與廢舊高分子材料等制造的復(fù)合材料，以及生物基材料與硅酸鹽材料和玻璃纖維等無機(jī)物質(zhì)制造的復(fù)合材料，如木塑復(fù)合材料和木基陶瓷復(fù)合材料等。
合成高分子生物基復(fù)合材料，間接利用可再生資源，通過化學(xué)、生物化學(xué)的方法將可再生資源轉(zhuǎn)化為低分子量的化合物單體，并進(jìn)一步加工成可降解高分子材料、功能高分子材料、生物基膠黏劑等，如蛋白類膠黏劑、聚乳酸和生物聚乙烯等。
作為生物基復(fù)合材料原料的天然纖維，其成分包括各類纖維素、半纖維素、丹寧等天然多糖，表面是親水的，而生物基復(fù)合材料另外一大類原料為有機(jī)合成高分子樹脂，是表面疏水的。兩者的表面性能差異巨大，由于界面相互作用力弱、易產(chǎn)生缺陷，對(duì)形成復(fù)合材料不利。
展開 隨著社會(huì)各界對(duì)于傳統(tǒng)石油基材料廢棄物引發(fā)的環(huán)境問題日益重視及“限塑令”的實(shí)施，傳統(tǒng)石油基材料被具有良好的生物相容性、可降解性、可再生性的生物基材料逐步取代是大勢(shì)所趨。生物基氣凝膠、泡沫等輕質(zhì)化材料作為生物基材料典型代表，具有低原料消耗、廢棄物可資源化優(yōu)勢(shì)，在生物傳感、醫(yī)療設(shè)備、汽車船舶等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。然而，輕質(zhì)化必將導(dǎo)致本身力學(xué)性能不足的生物基材料因密度急劇降低而力學(xué)性能進(jìn)一步大幅降低，因此限制了輕質(zhì)化生物基材料在各領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。因此，為滿足實(shí)際應(yīng)用需求，輕質(zhì)化生物基材料的物理或化學(xué)改性增強(qiáng)成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。但是，目前的改性手段均采取引入新物質(zhì)到生物基材料改性的方式，引入的新物質(zhì)不但增加了生產(chǎn)成本與難度，也大大增加生產(chǎn)制造過程中的不可控因素，不利于規(guī)模化生產(chǎn)；同時(shí)改性的增強(qiáng)程度有限，難以實(shí)現(xiàn)高性能化；更在單方面加強(qiáng)力學(xué)性能時(shí)不可避免地對(duì)生物相容性、可降解性等其他性能產(chǎn)生不可控的負(fù)面影響。
基于以上關(guān)鍵科學(xué)問題，西南大學(xué)黃進(jìn)教授和甘霖副教授團(tuán)隊(duì)提出了針對(duì)輕質(zhì)化生物基材料構(gòu)建負(fù)泊松比超結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能大幅提升強(qiáng)化的普適性方法，即在生物基材料基體內(nèi)部設(shè)計(jì)并構(gòu)建三維負(fù)泊松比胞元結(jié)構(gòu)陣列，通過自下而上的負(fù)泊松比效應(yīng)賦予輕質(zhì)化生物基材料超力學(xué)性能。該工作首先設(shè)計(jì)了功能性強(qiáng)、易調(diào)控的內(nèi)凹多面體胞元結(jié)構(gòu)，然后以典型生物質(zhì)聚酯—聚丁二酸丁二醇酯（PBS）為原料，采取綠色環(huán)保的超臨界流體發(fā)泡技術(shù)成功制得了輕質(zhì)化PBS多孔材料，最后在略高于軟化溫度的條件下通過軸向與徑向控比壓縮調(diào)控其泊松比，制得了負(fù)泊松比可調(diào)控的力學(xué)超材料—負(fù)泊松比PBS材料（PBS-NPR）。
展開 圍繞咖啡豆銀皮、纖維素等天然植物材料，大眾汽車展開了環(huán)保皮革的生產(chǎn)制造。更多了解：大眾汽車一線研發(fā)Gottschling 博士專訪，生物基材料如何實(shí)現(xiàn)在汽車上的創(chuàng)新應(yīng)用？
大眾途銳 R 插電式混合動(dòng)力車的真皮座椅由普利亞皮革制成——它們使用橄欖葉提取物進(jìn)行可持續(xù)鞣制。
5.生物基橡膠
目前無論是合成橡膠還是天然橡膠，都面臨著資源不足的難題。合成橡膠以石油等化石資源為原料，在能源、資源與環(huán)境都受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)的今天，以大量不可再生的能源、資源消耗為代價(jià)的現(xiàn)代合成橡膠工業(yè)，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
在合成橡膠方面，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家注重傳統(tǒng)橡膠合成單體的生物基化，比如美國(guó)固特異(Goodyear)公司利用糖源開發(fā)生物基異戊二烯，進(jìn)而合成出生物基異戊橡膠，最終制備出生物基異戊橡膠輪胎；阿朗新科利用甘蔗渣開發(fā)出生物基乙烯，與石油基丙烯共聚合，合成生物基三元乙丙橡膠，其中的生物基原料比例可達(dá)70%。
這不僅僅是關(guān)于汽車本身是由什么制成的：它所處的位置也會(huì)對(duì)可持續(xù)性產(chǎn)生影響。因此，人們一直在努力提高輪胎的可持續(xù)性。米其林一直在 Moto E 自行車錦標(biāo)賽中試用一種輪胎，該輪胎由 40% 的再生生物基材料制成。未來，這可能會(huì)更進(jìn)一步。
文章來源：TK生物基材料
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展開 PEF，中文名稱2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯，英文名稱Polyethylene2,5-furandicarboxylate，結(jié)構(gòu)如下圖所示：
PEF由FDCA(2，5-呋喃二甲酸)和MEG(乙二醇)合成而來，跟普通的聚合物塑料來自于石油基原料不同的是，合成它的兩種原料FDCA和MEG都可以是來自于生物質(zhì)原料。我們把這種反應(yīng)原料來自生物質(zhì)的材料稱為生物基材料，就是常說的生物基塑料PEF材料。
過去生物基PEF生產(chǎn)需要冗長(zhǎng)而能量密集的生產(chǎn)工藝，從而阻礙了批量化生產(chǎn)。ETH蘇黎世研究人員現(xiàn)在開發(fā)了一種方法，可能會(huì)最終使得PEF市場(chǎng)化得到可能。
塑料引發(fā)的污染問題越來越嚴(yán)重
ETH蘇黎世大學(xué)化學(xué)和應(yīng)用生物科學(xué)系的一個(gè)博士研究生Jan-Georg Rosenboom說：
“聚合物和塑料是非常有用的材料，有著寬范圍的日常應(yīng)用，很可能是第一位的應(yīng)用。假如我們沒有發(fā)明聚合物，更輕的汽車、智能手機(jī)、現(xiàn)代服裝和許多醫(yī)療設(shè)備都無從談起。問題是，我們?nèi)绾文軠p少塑料對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響而保持其對(duì)于我們社會(huì)的好處?！?生物基塑料或?qū)⑹墙鉀Q方案
一個(gè)答案可能是生物基聚合物，也就是所謂的生物基塑料。這些生物基塑料有著與傳統(tǒng)塑料類似的性質(zhì)，但是它們是用植物基原材料而不是原油制造的。一些生物基塑料也是生物降解的，可以更好分解。
Massimo Morbidelli的團(tuán)隊(duì)正在研究這種有希望的生物基塑料：聚呋喃二酸乙二醇酯(PEF)。
PEF在化學(xué)上非常類似于PET，但是是由100%可再生的林業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物原材料構(gòu)成的。
PEF瓶使用較少的材料，比PET更輕更穩(wěn)定，可以使包裝的飲料壽命更長(zhǎng)。
盡管PEF不是生物降解的，但是，它除了可以回收外，還可以以環(huán)境友好的方式被焚燒，而且沒有額外的CO2排放。
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生物基材料的最新內(nèi)容
在航空航天、新能源汽車、風(fēng)電等高端制造領(lǐng)域，纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料憑借高比強(qiáng)度、高比模量、輕量化等優(yōu)異特性，成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心材料。但這類材料存在一個(gè)關(guān)鍵短板——對(duì)沖擊損傷異常敏感：微小的面外沖擊（如冰雹撞擊、工具墜落、碎石撞擊），就可能在材料內(nèi)部造成分層、基體裂紋等難以目視察覺的損傷，進(jìn)而大幅降低其承載能力，嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)安全。
在此背景下，“沖擊后壓縮”（Compression
歐盟新規(guī)要求 電機(jī)回收率≥90% ，推動(dòng)生物基絕緣材料應(yīng)用。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">5、未來趨勢(shì)與挑戰(zhàn)</strong></p><p>到 2025 年，納米晶合金成本有望降至 150 元/kg ，超導(dǎo)電機(jī)或?qū)⑦M(jìn)入商用階段。多合一系統(tǒng)在A級(jí)車的滲透率預(yù)計(jì)超過 60% 。
在塑料加工領(lǐng)域，熔體粘度和熔體強(qiáng)度是兩個(gè)至關(guān)重要卻又常被混淆的核心參數(shù)。它們?nèi)缤芰霞庸み^程中的"血液"與"骨骼"，共同決定著材料的加工行為和最終產(chǎn)品性能。全面理解這兩者的本質(zhì)區(qū)別、相互作用以及準(zhǔn)確檢測(cè)方法，對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提升產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新材料具有至關(guān)重要的指導(dǎo)意義。本文將深入探討熔體粘度與熔體強(qiáng)度的基本概念、在加工中的應(yīng)用差異、檢測(cè)技術(shù)及其在實(shí)際生產(chǎn)中的協(xié)同作用，為塑料行業(yè)從業(yè)人員提供系統(tǒng)性的參考框架
在塑料加工領(lǐng)域，熔體粘度和熔體強(qiáng)度是兩個(gè)至關(guān)重要卻又常被混淆的核心參數(shù)。它們?nèi)缤芰霞庸み^程中的"血液"與"骨骼"，共同決定著材料的加工行為和最終產(chǎn)品性能。全面理解這兩者的本質(zhì)區(qū)別、相互作用以及準(zhǔn)確檢測(cè)方法，對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提升產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新材料具有至關(guān)重要的指導(dǎo)意義。本文將深入探討熔體粘度與熔體強(qiáng)度的基本概念、在加工中的應(yīng)用差異、檢測(cè)技術(shù)及其在實(shí)際生產(chǎn)中的協(xié)同作用，為塑料行業(yè)從業(yè)人員提供系統(tǒng)性的參考框架
生物基材料在生產(chǎn)、儲(chǔ)存過程中會(huì)形成穩(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，一次升溫直接測(cè)量這些“原生結(jié)晶”的熔融溫度和焓變，能真實(shí)體現(xiàn)材料的固有屬性。
如果經(jīng)過多次升溫，可能會(huì)破壞原始結(jié)晶形態(tài)（如高溫下結(jié)晶重排），導(dǎo)致測(cè)得的熔點(diǎn)或結(jié)晶度偏離實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
因此，一次升溫是還原材料“真面目”的最佳選擇。
為什么必須用二次升溫？
PLA/PHA生物降解化妝品包裝材料的穩(wěn)定性與貨架期契合性研究11個(gè)月前
在可持續(xù)發(fā)展理念的推動(dòng)下，化妝品行業(yè)正經(jīng)歷一場(chǎng)綠色變革。環(huán)保聚合物在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用已成為重要趨勢(shì)，這不僅源于消費(fèi)者對(duì)生態(tài)友好產(chǎn)品的需求，更基于全球塑料污染治理的緊迫性?；瘖y品包裝作為直接接觸內(nèi)容物的載體，需在滿足功能性（密封性、機(jī)械強(qiáng)度）的同時(shí)，確?；瘜W(xué)穩(wěn)定性與使用安全性——尤其在長(zhǎng)期儲(chǔ)存及運(yùn)輸過程中，材料需抵御溫度波動(dòng)、內(nèi)容物侵蝕等復(fù)雜環(huán)境的影響。然而，傳統(tǒng)石油基塑料因回收困難（殘留油性物質(zhì)干擾循環(huán)流程
聚合物基復(fù)合材料是由各種纖維和聚合物通過不同成型工藝組合而成的新型復(fù)合材料，其既保留了原組成材料的主要特點(diǎn)，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組成材料不具備的性能。其中纖維主要起增強(qiáng)作用，聚合物樹脂主要起連接纖維和傳遞載荷的作用，而纖維和聚合物樹脂的界面是連接的紐帶，也是載荷傳遞的橋梁，起著非常重要的作用。聚合物基復(fù)合材料的比剛度以及比強(qiáng)度較高，抗疲勞性能和耐腐蝕性能優(yōu)異,且具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成型工藝簡(jiǎn)單、過載時(shí)安全性能好等優(yōu)點(diǎn)
2024年化學(xué)材料、清潔能源與生物技術(shù)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議(ICCMCEB2024)
會(huì)議簡(jiǎn)介
2024國(guó)際化學(xué)材料、清潔能源和生物技術(shù)大會(huì)（ICCMCEB2024）將在長(zhǎng)沙隆重舉行。本次會(huì)議旨在匯聚來自世界各地的化學(xué)材料、清潔能源和生物技術(shù)領(lǐng)域的專家學(xué)者，共同探討行業(yè)前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。會(huì)議將涵蓋多個(gè)熱點(diǎn)話題，包括新材料的研究和應(yīng)用、清潔能源技術(shù)的創(chuàng)新和推廣，以及生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展
例如，可回收的和生物基物質(zhì)的材料就是這種可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)的例證。在增強(qiáng)塑料領(lǐng)域，我們的可靠性設(shè)計(jì)解決方案成為理解和有效管理工業(yè)領(lǐng)域中這些日益流行的材料的關(guān)鍵推動(dòng)者。
本研究通過兩個(gè)不同的案例研究實(shí)現(xiàn)了可靠性設(shè)計(jì)方法：以樣本為中心的探索和涉及電池外殼的研究。隨后的研究結(jié)果被仔細(xì)記錄和全面檢查。我們努力想為讀者展示我們這個(gè)創(chuàng)新工具包的具體實(shí)施范例。
來源 | Nature Communications
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背景介紹
相變材料(PCMs)是一系列具有優(yōu)異能量存儲(chǔ)能力的材料，能夠在接近恒定的溫度下存儲(chǔ)/釋放大量潛熱，使其在熱管理技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮不可或缺的作用。同時(shí)在應(yīng)對(duì)環(huán)境污染和能源危機(jī)方面具有相當(dāng)大的潛力。目前，有機(jī)固液PCMs(如石蠟、脂肪酸)因其穩(wěn)定的理化性質(zhì)、低腐蝕性和天然成本優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注
