特斯拉賽車EPCS V2.3 Tesla P100DL采用了亞麻增強(qiáng)復(fù)合材料制成的車身（圖片由Bcomp的aime de Diego提供）

 

    2016年，全球天然纖維復(fù)合材料的市場(chǎng)價(jià)值是40.46億美元，從2016年到2024年，有可能實(shí)現(xiàn)11.8%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率。

 

    汽車工業(yè)對(duì)輕量化產(chǎn)品需求的不斷上升以及人們對(duì)綠色產(chǎn)品認(rèn)識(shí)的不斷提高，是推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要因素之一。

 

    然而，這些材料對(duì)濕氣的敏感性，會(huì)阻礙它們的增長(zhǎng)。

 

    天然纖維是由木材、棉花、亞麻、紅麻和大麻等原材料制成的生物基材料，所有這些材料對(duì)環(huán)境的危害較小，而且容易獲得。

 

    這些用于制造天然纖維復(fù)合材料的原材料環(huán)境友好，在未來(lái)幾年有可能取代合成纖維。

 

    人們對(duì)綠色產(chǎn)品認(rèn)識(shí)的不斷提高、消費(fèi)者日益增加的可支配收入、對(duì)生態(tài)友好型產(chǎn)品的日益喜愛以及對(duì)可回收產(chǎn)品的強(qiáng)烈需求，都有可能成為該市場(chǎng)增長(zhǎng)的重要推動(dòng)力量。

 

亞麻纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試（圖片由CELC提供）

 

天然纖維復(fù)合材料要比同樣重量的玻璃纖維強(qiáng)25%～30%。

 

    由天然纖維制成的復(fù)合材料有助于減輕部件重量，從而降低總體能耗。

  

    此外，天然纖維復(fù)合材料的成型過(guò)程要比玻璃纖維復(fù)合材料的成型過(guò)程消耗的能量更少，可將生產(chǎn)成本降低10%。

 

    然而，它們對(duì)濕度的敏感性以及與聚合物基體材料較弱的結(jié)合性，估計(jì)會(huì)對(duì)它們的增長(zhǎng)帶來(lái)影響。

 

    由于吸收濕氣，導(dǎo)致纖維膨脹，因此它們?cè)谄嚬I(yè)中的應(yīng)用僅限于汽車內(nèi)飾。

 

Virgin Mojito是IDM Marine的第一艘由亞麻纖維復(fù)合材料制成的船（圖片由IDB Marine提供）

 

用于天然纖維復(fù)合材料的主要原材料是木材、亞麻、紅麻、棉花和大麻。

 

 

    木材一直是市場(chǎng)的主導(dǎo)，在2015年占總收入的59.3%，估計(jì)這一趨勢(shì)會(huì)持續(xù)到2024年。

 

    木材的優(yōu)勢(shì)包括高強(qiáng)度和堅(jiān)固性，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年里，這將為其應(yīng)用提供動(dòng)力。

 

    亞麻是2015年使用最廣泛的材料之一, 擁有13%的市場(chǎng)份額。

 

    亞麻是二氧化碳中性、減振的材料，與碳纖維相比具有可再生性，其優(yōu)勢(shì)包括拉伸強(qiáng)度高、抗紫外性能好、減震吸能和高保水性，這使其成為工業(yè)中使用最為廣泛的原材料之一。

 

    棉花屬于種子纖維類，這種材料在世界各地普遍被用于紡織品。由于具有吸濕性，因此與其他天然纖維相比，棉花相對(duì)較弱，能吸收達(dá)到其干重20%的濕氣。

 

    隨著紡織業(yè)和體育用品行業(yè)的發(fā)展，這一市場(chǎng)領(lǐng)域有望增長(zhǎng)。

 

    紅麻在各行各業(yè)的使用量都在增長(zhǎng)，如建筑、油品和化學(xué)品吸收劑、食品包裝以及汽車。

 

    這種材料具有高度的可持續(xù)性，可以完全回收利用。對(duì)可生物降解產(chǎn)品需求的激增，在刺激該市場(chǎng)的增長(zhǎng)方面可能會(huì)發(fā)揮重要作用。

 

    大麻基的復(fù)合材料在許多方面可以取代玻璃纖維，而且可生物降解。汽車和建筑行業(yè)對(duì)環(huán)保和可再生材料的需求激增，將會(huì)引發(fā)這一領(lǐng)域的增長(zhǎng)。

 

大麻在美國(guó)肯塔基州被用作建筑材料（圖片由肯塔基大學(xué)提供）

 

    基體材料市場(chǎng)分為無(wú)機(jī)化合物、天然聚合物和合成聚合物。天然聚合物基體材料預(yù)計(jì)將在預(yù)測(cè)期見證最快速的增長(zhǎng)。

 

    由于生活方式的改變和日益增長(zhǎng)的綠色趨勢(shì)，對(duì)可持續(xù)產(chǎn)品需求的不斷增長(zhǎng)預(yù)計(jì)將補(bǔ)充這一領(lǐng)域的增長(zhǎng)。

 

    無(wú)機(jī)化合物是市場(chǎng)中最有效的基體材料之一，它們主要用在木纖維上。 

 

    2015年，無(wú)機(jī)化合物的市場(chǎng)份額是43.4%，這種趨勢(shì)預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年持續(xù)下去。

 

    木纖維與無(wú)機(jī)化合物基體結(jié)合帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，比如，增強(qiáng)了韌性，從而減少了復(fù)合材料的開裂變形，同時(shí)提高了拉伸強(qiáng)度。

 

    天然聚合物包括淀粉、橡膠和合成聚合物，如PLA和PHB（多羥基丁酸酯）。

 

    對(duì)可再生和可降解產(chǎn)品需求的日益增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年推動(dòng)該市場(chǎng)的發(fā)展。2015年，該領(lǐng)域的市場(chǎng)份額是25.1%。

 

    合成聚合物，包括熱塑性塑料和熱固性塑料,是用于木纖維的基體材料。未來(lái)幾年，這一領(lǐng)域可能占據(jù)第二大市場(chǎng)份額。

 

亞麻纖維加工實(shí)例（圖片由Procotex提供）

 

    在技術(shù)方面，天然纖維復(fù)合材料市場(chǎng)分為注射成型、模壓成型和拉擠成型。

 

    注射成型需要低分子量的聚合物來(lái)維持低粘度，這項(xiàng)工藝主要用于大批量的部件生產(chǎn)。

 

    最終用途行業(yè)對(duì)大批量生產(chǎn)需求的不斷增長(zhǎng)，有望為這一領(lǐng)域的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

 

    2015年，注射成型的收入占比為10%，這是一種用于復(fù)合材料產(chǎn)品開發(fā)的高產(chǎn)量、高壓力的閉模成型技術(shù)，這項(xiàng)工藝有兩個(gè)步驟：預(yù)熱和加壓。

 

    模壓成型是一種高壓、高產(chǎn)量的成型技術(shù)，主要用于為汽車、交通運(yùn)輸、家用電器和其他高產(chǎn)量行業(yè)生產(chǎn)高強(qiáng)度的復(fù)雜部件。

 

    拉擠成型被廣泛用于生產(chǎn)各種用于軌道交通、航空、船舶、體育用品、風(fēng)機(jī)葉片、儲(chǔ)存和腐蝕性液體運(yùn)輸領(lǐng)域的產(chǎn)品。

 

    對(duì)低重量、免維護(hù)、耐腐蝕和非導(dǎo)電產(chǎn)品的需求，預(yù)計(jì)將支持這一領(lǐng)域的增長(zhǎng)。

 

    天然纖維復(fù)合材料主要被汽車和建筑行業(yè)用于生產(chǎn)車門板、座椅靠背、儀表板、貨車襯墊、車頭襯墊、甲板、欄桿、窗戶和框架。

 

    電子產(chǎn)品和體育用品是極有前途的細(xì)分市場(chǎng)，許多產(chǎn)品，如移動(dòng)箱、筆記本電腦箱、網(wǎng)球拍、自行車、框架和滑雪板等，都由天然纖維復(fù)合材料制成。

 

    在汽車行業(yè)，天然纖維增強(qiáng)生物基復(fù)合材料被用于生產(chǎn)擁有良好力學(xué)性能的輕質(zhì)部件，以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，降低二氧化碳排放。

 

    在汽車制造中，它們有助于減輕 30%的重量，降低 20%的成本。

 

    2015年，該領(lǐng)域的收入份額超過(guò)30%。

 

    用于汽車行業(yè)的天然纖維復(fù)合材料正在采用木纖維和非木纖維如亞麻、大麻和纖維素進(jìn)行開發(fā)，以取代玻璃纖維，所獲得的產(chǎn)品要比現(xiàn)代材料更輕質(zhì)。

 

    在生產(chǎn)過(guò)程中使用這些材料能夠降低大約20%的成本。

 

    在建筑行業(yè)，天然纖維作為合成纖維和金屬纖維的可持續(xù)替代品而被用作建筑材料的，在某些情況下，它們的力學(xué)性能，包括抗沖擊性能、彎曲性能及斷裂韌性，要比玻璃纖維的更好。2015年，建筑領(lǐng)域總的市場(chǎng)成交量為56%。

 

    對(duì)亞麻基天然纖維復(fù)合材料需求的激增，以及對(duì)消費(fèi)品需求的激增，預(yù)計(jì)將對(duì)北美市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響。

 

    在該地區(qū)的汽車行業(yè)中，NAFILEAN工藝已經(jīng)帶來(lái)了對(duì)中央控制臺(tái)、儀表板和門板的可持續(xù)設(shè)計(jì)。

 

    為開發(fā)用于前后門襯和貨物架的天然聚合物基體，歐洲的汽車制造商們進(jìn)行了廣泛的研究，2015年，歐洲的市場(chǎng)容量為15.4%。

2013～2024年美國(guó)天然纖維復(fù)合材料市場(chǎng)的原材料收入（單位：百萬(wàn)美元）（圖片由grandviewresearch提供）

 

    德國(guó)是歐洲最大的汽車生產(chǎn)商和大麻進(jìn)口商，為提高燃油效率，該國(guó)的汽車工業(yè)對(duì)可生物降解和輕質(zhì)產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)，估計(jì)會(huì)刺激其經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。

 

    在亞太地區(qū)，由于可支配收入的不斷增加，加上生活水平的不斷提高，體育用品、電子和汽車行業(yè)預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年將出現(xiàn)健康的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

 

    中國(guó)正在統(tǒng)領(lǐng)亞太市場(chǎng)，這種趨勢(shì)可能會(huì)在未來(lái)幾年持續(xù)下去。