英国实现环保碳纤维量产技术突破 生产成本可将至原来的三分之一至五分之一

盖世汽车讯 碳纤维因具强度高、重量轻等特性，是航空航天和汽车等领域的关键材料。不过，传统的碳纤维生产需要依赖成本高昂的石油基材料，不仅推高了生产成本，还加大了对环境的影响。

木质素是纤维素生产过程中的重要副产品，每年的产量约为7000万吨，是一种可持续性且具有发展潜力的替代材料。木质素通常用于废弃物处理或用于燃烧发电，其在高附加值应用领域，如下一代碳纤维制造方面，具有巨大的未开发潜力。

从实验室到试量产

此前，行业合作伙伴Lixea与英国伦敦帝国理工学院（Imperial College London）曾展开合作，研究人员们研发了一项专利技术，可将实验室规模（1毫升产量）的木质素转化为碳纤维。该工艺利用了两项关键创新技术：

• 离子液体技术——可溶解各种木质素，同时在纤维形成后，该液体可实现循环再利用。

• 聚乙烯醇（PVA）——一种无毒、可生物降解的聚合物材料，用作纺丝过程中的助剂。

此种方法不仅可生产出高木质素含量（75%–90%）的纤维，而且该纤维结构优良且产量高，还显著降低了生产成本。通过采用木质素和离子液体（两种都是可再生、成本较低且毒性较小的材料）取代石油基前体，生产成本可降低至原来的三分之一至五分之一。

曼彻斯特大学扩大量产规模

据外媒报道，为了更大规模地验证该技术，英国曼彻斯特大学（The University of Manchester）生物材料系教授Jonny Blaker领导的研究团队，在Henry Royce研究所（Henry Royce Institute）的纤维技术平台（Fiber Technology Platform）上，利用湿法纺丝生产线建立了一个中等规模的演示项目。所用的木质素由Lixea的试生产工厂提供，该工厂采用相同的离子液体，从木材废料中提取木质素，从而确保了该工艺与该公司现有的技术工艺保持一致。

木质素案例研究实验室（图片来源：曼彻斯特大学）

曼彻斯特大学研究团队测试了三种不同的木质素，其中两种源自云杉锯末，一种来自甘蔗渣（制糖业的副产品）。测试结果表明，源自甘蔗渣的木质素表现最佳，首次在中等规模的试验生产中实现了连续的纤维纺丝。

关键学习点与未来发展

本试验得出了若干重要的结论。首先，干燥控制对于防止纤维收缩具有至关重要的作用。其次，随着时间推移，木质素溶液的黏度逐渐增加，因此需要对其调整以保证产品质量；第三，喷丝板的设计会影响纤维的均匀性，凸显了进一步改进的必要性。

通过该项目，曼彻斯特大学研究团队成功制备了长度达5米的连续纤维。后续工作重点包括改进纤维的干燥、收集以及碳化工艺，这对于在英国扩大该突破性技术的应用规模具有重要意义。

可持续性碳纤维的一项里程碑

曼彻斯特大学在扩大该项新型技术规模方面取得的成功，标志着该工艺在向实现商业化可行且可持续性的碳纤维生产方面迈出了重要一步。随着技术的不断进步以及行业内的合作，木质素基碳纤维有望迅速实现大规模商业化，成为一种高性能且环保的替代材料，取代由石油制成的材料。