再生材料
關注創建者：ACMT協會 創建時間：2023-06-05
再生材料的實例教程
低碳材料的相關范疇橫跨了原材料、生產制程、產品應用與使用后廢棄的整個材料生命周期。在原料部分，原料性質須具備可再生屬性，有一定的碳匯集性能，是一種天然、可再生的資源，能夠被多次循環利用……符合以上定義的材料均可以稱為低碳材料。節能與法規是當今低碳循環材料市場發展的主要驅動力。因應國際上低碳與循環經濟的發展訴求，各國政府為達凈零碳排目標，也積極制定相關法規與獎勵措施等。
在循環經濟的目標下，產業所開發的產品在設計前緣就會考慮到如何進行回收再利用。也會讓生產過程符合聯合國的可持續發展的目標。凈零碳排的制造業趨勢已促使許多國際品牌大廠積極進行減碳。基于品牌價值與企業責任，許多指標性終端產品制造廠商企業在幾年前都已經宣示了采用回收或再生材料的達成時程。例如：可口可樂及百事可樂訂定到2030年將采100%可回收包裝、麥當勞于2025年將回收所有使用過的包裝垃圾、宜家家居(IKEA)將于2030年全面采用可回收或再生材料。
在凈零碳排與循環經濟的目標帶動下，再生材料也將成為未來的使用材料主流，這也促使石化業者與塑料生產廠商投入了循環經濟課題，加速研發再生原料、導入熱裂解技術、化學性或物理性的裂解與聚合技術等，賦予廢塑料新價值等。國際大廠包括德國巴斯夫(BASF)、德國科思創(Covestro)、賽拉尼斯(Celanese)等，都與供應鏈伙伴攜手合作，積極布局回收再生料的開發與市場推廣。
循環經濟已成為目前產業界發展的最新指導原則。塑料制品因熱塑性材料的可回收再利用的可持續性發展特性，而使其更加受到關注。目前國際上許多具指標性領導地位的塑料制造廠商均已投入推動循環經濟的行列，成為主要的創新力量。各大料商都在積極開發對應的PIR/PCR塑料或是生質性塑料以對標產業界的需求。
展開 開發具有高度生物活性快速誘導皮膚創面愈合和皮膚再生的新型醫用材料具有重要的意義和應用價值。
皮膚是非常復雜的系統，既要實驗創面愈合又要促進皮膚組織附屬器的形成目前仍存在挑戰。此前文獻報道的生物材料創面修復敷料，存在一定的問題，如成份復雜、生物相容性低、無法再生皮膚附屬組織如毛囊/汗腺等。近日，西安交通大學前沿科學技術研究院雷波研究員課題組設計一種基于細菌分泌的天然聚多肽的仿生雜化皮膚修復組織工程支架材料，該材料不僅具有仿生皮膚的組織彈性，而且具有高效的光譜抗菌活性，可以顯著抵抗動物創面細菌感染和促進創面愈合，增強皮膚附屬器如毛囊的再生，最終實現皮膚組織再生。該研究成果可能對設計新型具有高生物活性功能的醫用材料用于再生醫學提供了一種新的策略。
此成果以“Biomimetic Elastomeric Polypeptide-Based Nanofibrous Matrix for Overcoming Multidrug-Resistant Bacteria and Enhancing Full-Thickness Wound Healing/Skin Regeneration”為題，發表在國際著名期刊ACS Nano雜志（影響因子13.709）上。前沿院為該論文的第一作者和唯一通訊作者單位。此前，雷波課題組在設計新型生物活性材料用于骨組織再生(Biomaterials, 2018, 178, 36; Advanced Functional Mateirals, 2015, 25, 5016)、骨骼肌再生(Biomaterials, 2018, 157,40; Biomaterials, 2018, 175, 19)、腫瘤診療(ACS Nano, 2018, 12, 2017;Biomaterials, 2015, 59, 21)已經取得了一系列進展。
展開 據ScienceDaily近日報道，研究人員正在開發一種新型阻燃涂料，它使用天然存在的可再生，無毒的材料，可以為幾種廣泛使用的材料提供更有效的防火保護。該研究刊登在《Advanced Materials Interfaces》期刊的封面上。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/admi.201801424
成功開發和實施涂層可以為包括軟墊家具，紡織品和絕緣材料在內的材料提供更好的防火保護。“這些涂料提供了降低大多數人家中各種家具中使用的聚氨酯泡沫的可燃性的機會。”Grunlan指出。
該項目是Grunlan與瑞典斯德哥爾摩KTH皇家理工學院的一組研究人員持續合作的結果，由Lars Wagberg領導。該集團專門開發利用納米纖維素，為Grunlan提供了補充其水基涂層程序所需的成分。
在自然界中，纖維素-木材的一種成分和各種海洋生物-以及粘土-土壤和巖層中的一種成分-都可以作為發現它們的結構的機械增強物。“目前這項研究的獨特之處在于使用了兩種天然存在的納米材料，粘土納米片和纖維素納米纖維。”Grunlan說。
“據我們所知，這些成分從未用于制造隔熱或阻燃涂層，因為它是由水沉積的多層薄膜。”使用這種方法獲得的好處包括涂層能夠為塑料薄膜（通常用于食品包裝）創造優異的氧氣阻隔性，并且比傳統上使用阻燃處理的其他更有毒成分更低的成本提供更好的防火保護。
來源：材料科學與工程
展開 骨組織工程(BTE)是材料科學和生物工程領域的一個新興領域，研究人員致力于設計一種理想的仿生材料，優化當前的骨骼輔助修復手段。盡管目前還沒有實驗成果能從實驗臺上轉移到臨床領域，但在結合了各類尖端技術的研究中，已經出現不少令業內人士興奮的新方法。從實驗室的生物制造過程來看，細胞、蛋白質、生物成分和生物材料的相互作用，可以實現工業化規模的再生醫學材料制造。
傷筋動骨還要一百天？3D打印新生物材料有助于骨骼修復再生
德累斯頓大學(TU Dresden)醫學院轉化骨、關節和軟組織研究中心(Centre for Translational Bone，簡稱CBT)的研究人員在《生物制造》(Biofabrication)雜志上撰文指出，他們研發了一種磷酸鈣接合劑配方，通過將活的生物細胞封裝在3D打印BTE材料的生物墨水中，建立類似于基質的支架。研究人員最初提出的制造方案，主要方向是為細胞在糊狀磷酸鈣骨接合劑(CPC)中存活提供最佳條件，隨后，他們又提出了一種用于骨發育和軟骨發育的軟骨組織移植模型。
制造仿生材料是高度復雜的工程，細胞和細胞外基質復雜的特性，使其天然難以使用現有技術再現。因此，組織工程的主要目標是，開發功能相似的結構和類似于組織或器官的生物/化學成分。由于生物礦化材料更適合設計骨骼模擬基質，格林斯基(Gelinsky)和他的同事們使用了一種多通道3D打印技術，將自定CPC與間充質干細胞生物墨水結合起來。這種含有人類細胞的生物墨水是用海藻酸酯甲基纖維素(alg/mc)混合制成的，由同組研究人員早前研發。
總的來說，新型生物材料包括可標繪CPC、載有細胞的生物墨水和納米晶羥基磷灰石(HAp)，在3D打印生物支架生物淋溶器中通過多通道擠壓，制成高剛度、骨狀礦物結構的支架以支持細胞生長。
展開 轉移塑料包裝材料的好處估計在800億到1200億美元之間，這是巨大的經濟損失。如果被轉用于復合用途，目前用于填埋和焚燒的回收塑料和廢塑料將被用于可持續發展，從而減少對石油等不可再生資源的依賴。工業后食品加工廢物正被開發為可生物降解塑料中的生物填料，用于開發可堆肥生物復合材料。低價值的生物質和廢棄資源可以被熱解以提供生物炭作為生物復合材料用途的可持續填料。復合材料工業可持續性的提高要求對完全綠色復合材料的設計進行基礎和變革性的研究。基于可再生資源的可持續聚合物和生物塑料，以及先進的綠色纖維，如木質素基碳纖維和納米纖維素，具有巨大的可持續復合材料潛力。生物基非生物降解復合材料在汽車零件和其他需要耐久性的制造應用中顯示出良好的應用前景。生物可降解復合材料在可持續包裝方面也顯示出應用前景。
2. 來自可再生和可持續資源的纖維和填料
在聚合物復合材料中，塑料樹脂保持連續相，而纖維和填料保持不連續相以提供增強效果。復合材料的性能通過纖維和聚合物基體之間的界面來控制。在復合科學中，關鍵目標是界面和相關的界面結合，因為纖維和聚合物基體之間的應力傳遞決定了整體機械性能。在決定工業部門可持續復合用途的合適纖維和填料系統時，有必要將可持續纖維的成本和可用性、性能一致性和環境優勢與傳統合成纖維進行比較。
圖1. 來自可再生和可持續資源的纖維和填料
2.1 木質纖維素植物纖維
這一類別，眾所周知的天然纖維或生物纖維，被廣泛分類為木材和非木材纖維。這些包括各種類型，如韌皮、葉子、種子或水果、稻草、草和木材。各種植物纖維的機械性能取決于它們的細胞壁結構、成分和形態。纖維素含量、管腔尺寸和微纖維角度是控制植物纖維增強材料剛度的其他關鍵因素。
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2006 年，我國發布了中國版 ELV《報廢汽車回收利用技術政策》，于 2014 年 6 月 1 日實施 GB/T 30512-2014《汽車禁用物質要求》，規定了汽車在設計生產時禁用有毒物質和破壞環境的材料，減少并最終停止使用不能再生利用的材料和不利于汽車環保的材料，限制使用鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯（PBB）、多溴聯苯醚（PBDE）等有害物質。
這種兼具輕量化與可再生特性的材料，其原料在生長過程中可吸收二氧化碳，有助于實現脫碳目標；同時，該材料的性能與加工工藝均與原始樹脂相當，這標志著天然纖維在汽車領域的應用邁出了重要一步。
輕量化使能技術
（Enabling Technology）
該獎項表彰能夠實現汽車輕量化的技術進步，包括材料、生產工藝、設計方法或連接技術。
行業熱點丨手機中框設計如何體現增材思維？11個月前
公司還計劃最終只使用回收和可再生材料，結束對采礦業的依賴。
碳足跡衡量的是產品在整個生命周期中產生的溫室氣體排放總量，涵蓋原材料采集、生產、運輸、使用和廢棄處理等環節。鋁材的碳足跡比鈦合金低約67%，這一差異促使蘋果做出了看似“倒退”的材質選擇。
材料
本項目仿真計算以及報告中采用的材料參數如表格 11所示，鋁管采用鋁的材料屬性，加載板使用C40混凝土材料，再生磚混凝土采用ConcreteCore材料，該材料實在混凝土CDP本構的基礎上乘以一個弱化系數來確定的。
粉體及粉體工程技術與設備
鋼鐵、有色工業用耐火/陶瓷材料新產品
玻璃、水泥、化工工業用耐火/陶瓷材料新產品
超高溫技術與制品
耐火材料、工業陶瓷的制備技術與成型設備
先進的爐窯技術及設備
燃燒器、溫控系統、加熱元件、隔熱保溫材料
節約能源、降低消耗、環境保護技術、裝置、設備
產品質量控制、檢測用儀器、儀表
耐火材料再生
? 低碳物料取代
利用PCR、PIR等再生材料替代傳統高碳物料，降低產品生命周期內的碳排放。
? 制程優化改善
通過質量提升、交期縮短和成本降低來實現制程效率的最大化。這不僅可以減少浪費，還可以提升客戶滿意度。
? 智慧化方法與精實生產輔導
引入先進的智慧技術和精實生產策略，以提升運營效率并減少浪費。
作為一種常見的可再生生物材料，木材具有沿其生長方向高度排列的內部孔隙結構，使其適合作為輔助MXene納米片構建各向異性多孔電磁干擾屏蔽的框架。受天然木材的結構和形態的啟發，Wang等人通過脫木質素、真空浸漬和包覆，制造了輕質、彈性和導電的木材衍生MXene/碳納米管/纖維素支架3D多孔復合材料(CMP/CS)，其涂層為聚二甲基硅氧烷(PDMS)(圖3a, b)。
摘 要：基于珠鏈模型，采用離散單元法對纖維模型進行柔性化處理；通過搭建 EDEM-Fluent 耦合仿真模型，對柔性再生碳纖維在漸縮流場中的流動取向過程進行仿真模擬。采用濕法取向技術對 6 mm 纖維進行重新取向排布制備取向氈，將仿真結果與實驗結果進行對比。采用模壓法制備了碳纖維/環氧樹脂基復合材料，對其力學性能進行表征。結果表明：在纖維跟隨流體運動的過程中，纖維會受到軸向剪切力的作用，發生不同程度的彎曲變形
與此同時，巴斯夫涂料位于上海漕涇的樹脂工廠、位于閔行和漕涇的涂料工廠也獲得了生物質平衡認證，這意味著巴斯夫涂料已經能面向所有中國客戶提供經認證的、基于可再生原材料生產的全系列生物質平衡汽車涂料產品。
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