科學家們正在努力讓碳纖維走進普通消費者生活

碳纖維材料一直都因其強度高且質量輕的特點成為結構和力學領域的首選材料，碳纖維增強聚合物基復合材料也正在逐漸取代類似鋁這樣的傳統材料。

如此有前景的材料在市場推廣上卻頻頻受阻，究其原因，還是因為其昂貴的價格讓人望而卻步。試想，性能如此出眾的材料如果有一個可以為大眾所接受的價格，那么制造商可以讓它以從賽車領域走向民用車輛，而消費者也將有機會獲得價格合理的碳纖維汽車。因此，提高碳纖維的性價比將是實現其市場化的關鍵。

針對這一問題，理論和應用力學博士Michael R. Kessler和他來自華盛頓州立大學的合作伙伴研發出一種新型碳纖維制造方法，在保證其力學性能的前提下價格更為低廉。他們的這項研究同時得到了聯合航空航天技術創新中心（JCATT）的支持。

當前市場上碳纖維的價格之所以一直居高不下，一方面是由于市場需求大于供給，而另一方面則是由于生產制造過程中所使用的材料，其中一種叫做聚丙烯腈（PAN）聚合物前驅體的物質就占到了碳纖維制造成本的一半，而它的價格一直受國際原油和自身價格波動的影響。

截止目前，工業生產丙烯腈（ACN）一直是通過索亥俄過程（Sohio process）實現生產，該過程除了要依賴昂貴的催化劑還要依賴于石油。此外，該過程會產生一些包括氫氰酸和一氧化碳等在內的有害副產品。

為此，Kessler和他的團隊提出研發一個新的先驅體的生產方法，以農業糖為原料并同時研發丙烯腈單體，然后將兩者聚合。

Kessler和他的團隊與公司總部設在華盛頓的國際多元醇化學公司合作（IPCI），因為IPCI研發了一款把特定糖類變成了丙二醇的方法。不同于索亥俄過（Sohio process）中所使用的原料，丙二醇作是一種可再生能源。之后，將丙二醇轉換成丙醇或丙烯醛，然后與氨反應，結合氧氣生產出丙烯腈（ACN）。

該研究團隊的副主持人鄧指出，這種生物過程的副產品不單無毒，還可以回收到其它的實驗。“該實驗當前面臨的最大困難就是沒有找到一種合適的催化劑”鄧介紹到。

在整個生產中，合成生物丙二醇的過程不需要極高的壓力或反應溫度，這意味著產生等量的丙烯腈（ACN）的條件下，反應所需的催化劑更為廉價。

“這是一個全新的產物，據我們所知，類似的生物合成之前并沒有過。”Kessler介紹到。

原文參考地址。

材料牛編輯曉fire編輯。