在追求可持續製造實踐的過程中,研究人員不斷尋求創新的解決方案,在不影響性能的情況下最大限度地減少對環境的影響。
其中一項的努力涉及探索可再生資源作為聚合物複合材料中的添加材料。來自英迪國際大學的兩位研究人員發佈研究結果──棕櫚仁粕(一種棕櫚油工業副產品)有潛力作為添加複合材料可持續性的選擇。
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工程與工料測量院系教授特莎拉博士(Dr. Tezara Cionita)和健康與生命科學院系的黃靈頌教授發現,利用棕櫚仁餅這種農業廢料可以作為添加劑,加強環氧(epoxy)的環保複合材料。
複合材料是由兩種或多種不同成分組成的材料。當聚合物與其他材料結合時,可以改善單個聚合物的機械強度、表面特性和生物相容性等屬性,從而製造具有優異機械性能和生物活性的材料。聚合物基複合材料廣泛應用於航空航天、汽車、軍事、體育應用以及生物醫學等領域。
“在形成所需的複合材料之前,製作複合材料的混合物是改善某些屬性並保留原有特性的一些方法,同時還可以產生非常理想的性能,例如高拉伸強度、衝擊強度和熱穩定性。” 複合材料專家特莎拉說。
她補充,含有石油產品的聚合物對環境構成重大威脅,同時對接觸環氧的人體健康也有害。
“不可生物降解的聚合物對我們的健康和環境有害,特別是當它被切割、加熱或過度使用時。根據國際癌症研究機構(IARC)的研究,聚合物中含有的化學物質之一醋酸乙烯酯可能對人類致癌。”
“據說,當醋酸乙烯酯等化學物質釋放到環境中時,可能會影響人類的心臟、神經系統和肝臟,”居住在工業設施附近的人們也可能暴露於這些化學物質之下。
該研究還解釋,由於合成纖維的生物降解性較差以及日益增長的環保醒覺,許多研究人員在過去幾年中一直在尋找天然纖維作為強化聚合物複合材料的替代品。
“當合成填料添加到環氧複合材料中時,有害化學物質會釋放到土壤和水中,影響人類健康。儘管這些添加劑因其低成本、耐熱、超強粘附性和耐溶劑性而被認為具有高強度的機械性能,但所使用的材料並不可降解。”
在他們題為《填料含量和鹼處理對棕櫚仁粕填料(PKFC)增強環氧複合材料力學性能的影響》(The Influence of Filler Loading and Alkaline Treatment on the Mechanical Properties of Palm Kernel Cake Filler (PKFC) Reinforced Epoxy Composites)的研究中表明,棕櫚仁粕添加劑是增強環氧複合材料的一種有潛力並可持續的選擇,因為它們的高強度重量比和生物降解性。
與此同時,合著者之一黃靈頌表示,使用這些添加劑不僅可以減少合成添加劑的使用量,還可以降低產品的整體環境影響。
“棕櫚仁添加劑的使用確實是朝著更加環保和經濟可行的複合材料生產邁出的一步。”
當被問及處理過程時,黃靈頌表示,整個過程很簡單,可以用含有簡單化學結構變化的原始棕櫚仁粕與環氧樹脂混合,然後讓混合物硬化。
“我們的目標是找到一種簡單易行的方法來生產綠色複合材料,以便吸引更多市場的關注。”
他總結,使用棕櫚仁粕作為添加物不僅是一種可持續且環保的選擇,因為它可以減少有害廢物,而且還將促進馬來西亞的循環經濟。
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