从垃圾垃圾到商用汽车零件：汽车大孩子们都在行动！

福特汽车公司研究团队的一些成员目前正在研究涉及生物聚合物，天然纤维增强材料的新应用，并为以前用作废物的材料带来新的生命。左起：首席研究科学家Alper Kiziltas博士拥有一个由玻璃纤维增强PCR PP和PA6 / 6制成的风扇。他旁边是一个覆盖着生物基PET面料的座椅;研究工程师丹弗兰兹（Dan Frantz）持有一个垫在座椅上的大豆基聚氨酯泡沫块;高级技术总监Debbie Mielewski博士持有咖啡渣和由PP填充碳化咖啡渣形成的头灯外壳;研究工程师Cindy Barrera-Martinez博士持有竹竿和生物基聚氨酯发动机罩，再生轮胎橡胶，站在由纤维素/ LFT混合复合材料制成的控制台基板后面;博士后研究员Sandeep Tamrakar博士持有纤维素/ LFT杂化复合阈值防护装置; Golam Rasul博士，博士实习生，持有由洋麻纤维增强PP制成的门垫（图片来自福特汽车公司）。

在许多行业中，“垃圾进，垃圾出”是一个道理 - 如果您输入的是低质量或低价值，那么您的最终产品也可能是。然而，汽车工业通过重复使用通常被认为无用的废物并在已经在路上的汽车中使用这些部件来制造功能性，美观和有价值的汽车部件。因此，上述“真相”被遗忘。通过这种方式，汽车公司正在防止废物进入垃圾填埋场和河流，并为贫困社区提供就业机会。人们带来了额外的收入，同时也降低了汽车零部件的重量和成本，稳定了长期的材料价格，实现了汽车的绿色制造。这是另一句话：一个人的垃圾将成为另一个人的财富。有用的废物许多重复使用的废物是食品生产中的农业副产品。它们通常是作物的外皮，例如番茄皮生产中留下的番茄皮，或龙舌兰酒生产中留下的龙舌兰纤维。这些不可食用的皮（通常来自种子）是植物的一部分，既不可堆肥也不可堆肥，很难用作动物的休息用品。由于缺乏实用性，这些皮肤会积聚成可怕的垃圾，如果长时间忽略它们，它们将对健康和安全构成威胁。然而，现在证明这些纤维鞘可用作各种复合材料中的天然纤维增强材料。福特汽车公司可持续材料研究高级主管Debbie Mielewski博士说：“人们并不了解天然纤维是一种轻质替代品。 

“他们认为天然纤维仅适用于绿化产品，因此他们正在寻找更昂贵的材料。减轻汽车的重量，如碳纤维。但在福特，我们相信我们可以使用天然纤维来减轻汽车重量几十英镑。这些天然纤维不仅是丰富且几乎无处不在的当地资源，而且我们的研究表明它们非常擅长吸收冲击能量，远远优于玻璃纤维。此外，天然纤维比玻璃纤维更容易回收。它们就像玻璃一样，在加工过程中往往弯曲而不是断裂，所以不需要减少它们。对再生材料性能的期望。它们也更灵活，更容易弯曲，比使用玻璃纤维更容易实现各向同性设计。仪表。应变百分比（左）和应力百分比（右）与乙烯基酯树脂中使用的每单位体积玻璃，大麻和纤维束纤维的能量耗散相比，表明天然纤维处于较低应力状态。能量消散低于应变高于玻璃纤维的能量，这证明天然纤维在更高的应变速率下提供更好的能量吸收（图片来自福特汽车公司）。出于这个原因，福特率先。毛拉克莱斯勒早在21世纪初实施“在汽车零部件中使用许多天然纤维产品”就不足为奇了。然而，前戴姆勒克莱斯勒主要用于洋麻，亚麻，剑麻等来源，与黄麻和其他植物的内皮/韧皮部的传统坚韧纤维不同，福特有办法找到以前从未使用过的纤维。 Mielewski表示，事实上，福特的愿景是在当地生产厂附近提供任何自然资源，以降低成本，减少全球天然纤维运输的碳足迹。例如：►墨西哥工厂使用龙舌兰酒生产的龙舌兰纤维; ►在亚洲生产汽车零部件时使用竹纤维; ►在北美工厂使用西红柿生产剩余的番茄酱据说汽车制造商甚至正在研究使用从退役货币中提取的蒲公英，藻类和耐用的亚麻/棉混纺。

去椰子壳似乎是增强汽车零件的一个奇怪的选择，但事实证明，在热带巨蟹座和摩羯座之间，椰子产品非常丰富，并且由于季节，物种和土壤，它们在这个地理区域的表现不会变得不一致。在加工厂，一旦椰子肉精制而且椰子奶，剩下的椰子壳及其外壳（椰子壳）纤维）会堆积如山，因为村民通常没有能力处理它们。不幸的是，椰子壳是不可食用的，不能用作动物或人类床，不易燃烧，堆肥很慢。但积极的一面是250μm椰壳的直径远大于其他大多数天然和合成纤维，这有助于赋予复合材料更好的抗弯刚度，强度和韧性。该纤维具有高木质素含量并且本身具有阻燃性。它可以防止昆虫和微生物，减少气味。在潮湿条件下也难以溶胀。此外，椰子壳可以研磨成细粉，作为矿物填料（如塑料和复合材料中使用的滑石）的较轻，磨损较少的替代品。福特与美国的Essentium Materials LLC等供应商合作，从2012款福特福克斯纯电动汽车（BEV）开始，开发了许多椰壳纤维和椰壳粉的应用。该公司将椰子纤维与聚丙烯（PP）纤维混合，将其梳理和针刺以形成非织造毡。然后将毡切割并粘贴到纸板（其本身含有再生纤维）上。接下来，它夹在再循环的A面地毯和B面聚酯织物之间，以产生承重地板/包装，用于覆盖（但允许进入）也在行李箱中的车载电池组。消费产品组合提供稳定的表面。这种多孔毡芯重量轻，刚性好，可吸收车内噪音。该汽车制造商还用来自废旧轮胎碎片的橡胶混合物研磨椰子壳，生产出热塑性弹性体（TPE），然后注塑成2013款福特F-250 Super Duty皮卡的结构护罩。 。与以前的矿物增强材料制成的类似部件相比更轻，更低成本，减少模具磨损。 2015年，福特将椰壳粉末与美国Milliken＆Co。提供的切碎电池盒和镁硅纤维相结合，并在Ford Mustang跑车上成型热塑性聚烯烃（TPO）行李箱盖贴纸。框架和侧门覆层，这种有趣的材料组合可降低密度和壁厚，缩短成型周期并降低成本。