“雙碳”背景下，人們環(huán)保意識不斷提高，材料的環(huán)保性能愈發(fā)受到關(guān)注。金屬材料VS碳纖維材料，誰更環(huán)保呢? 一起來看看。
金屬材料以其技術(shù)成熟、高質(zhì)量、可靠和耐用等特點，“雄霸”了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。不過，另一款同樣具備強度、密度和耐磨性等優(yōu)勢，甚至更加輕量化的材料，正隨著技術(shù)的成熟，鋒芒更甚于金屬材料。
這就是碳纖維及其復(fù)合材料。隨著技術(shù)的成熟和國產(chǎn)化規(guī)模提升，除了軍工、航空、航天等高端應(yīng)用領(lǐng)域外，它正逐步走下“神壇”，進入手機、筆記本電腦等消費電子類產(chǎn)品的應(yīng)用。
更加輕質(zhì)的碳纖維，帶給消費電子產(chǎn)品帶來了額外的驚喜。以某知名品牌筆記本電腦為例，其外殼摒棄了傳統(tǒng)的金屬材料方案，采用碳纖維材料復(fù)合材料制成，具備更輕薄的重量以及簡約有質(zhì)感的設(shè)計深受消費者青睞。
值得注意的是，在更加注重材質(zhì)環(huán)保性的今天，金屬材料和碳纖維材料到底誰更環(huán)保呢?本文將帶您一探究竟。
01?金屬碳排放高于碳纖維
在討論兩類材料的環(huán)保性之前，先了解一下兩個概念——碳排放計算和SGS碳足跡測試報告。
碳排放計算是指對企業(yè)或個人的生產(chǎn)活動、能源消耗、交通運輸?shù)然顒铀欧诺臏厥覛怏w進行計量和評估的過程。其中，用來計算碳排放量的物質(zhì)主要包括二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等。
另外，關(guān)于SGS碳足跡測試報告。全球知名的檢測認證機構(gòu)SGS可對企業(yè)或者產(chǎn)品的碳排放情況進行測試和評估，最終出具行業(yè)權(quán)威的碳足跡測試報告。SGS碳足跡測試報告涵蓋產(chǎn)品的整個生命周期，揭示了產(chǎn)品從“搖籃”到大門的碳排放數(shù)據(jù)。
上文提到的筆記本電腦外殼采用了碳纖維材質(zhì)，而傳統(tǒng)的筆記本電腦外殼方案廣泛采用的是金屬材質(zhì)。那么，在滿足品牌商各項性能指標(biāo)的情況下，同一尺寸不同材質(zhì)的筆記本電腦外殼部件，按照SGS標(biāo)準(zhǔn)進行全產(chǎn)品生命周期的碳排放測試，會有什么樣的結(jié)果呢?
這里得出了很有意思的數(shù)據(jù)。紅線左右兩邊分別是10款不同碳纖維材料的筆記本外殼和8款不同金屬材料的筆記本外殼碳排放測試結(jié)果。
可以看到，碳纖維材料的平均碳排放量比金屬材料的平均碳排放量低。其中一款由再回收碳纖維材料制造的筆記本電腦外殼碳排放量最低，僅為2.28Kg。
經(jīng)過對比測試，筆記本電腦采用較多的鋁合金6063材料外殼或者再回收的鋁合金6063材料外殼的碳排放量分別為78.49Kg和48.02Kg。其中，再回收的鋁合金5H59材料外殼碳排放量最低，但數(shù)值仍然達12.65Kg，比碳纖維材料的平均碳排放量高2.6倍。
碳足跡測試結(jié)果顯示，碳纖維材料在3C應(yīng)用產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中比金屬材料更環(huán)保。
02?碳纖維回收存在很大應(yīng)用空間
除了在生產(chǎn)過程中的碳排放數(shù)據(jù)，回收處理也是評價材料環(huán)保性的重要指標(biāo)之一。
碳纖維的主要成分是碳和石墨等，降解的速度非常緩慢。在過去，針對碳纖維材料的廢料，主要通過填埋處理。然而由于其難以自然降解，造成污染環(huán)境、浪費土地資源。
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
當(dāng)前，碳纖維材料的回收技術(shù)正不斷提高。在國際上，碳纖維材料回收的主流方式主要包括熱降解和化學(xué)降解，其中熱降解是目前可大規(guī)模工業(yè)化的可行技術(shù)。
仍以這款筆記本電腦產(chǎn)品為例，制造商通過開發(fā)新的熱降解回收技術(shù)和方法，提高了碳纖維的回收率和利用率。該技術(shù)再回收的碳纖維材料力學(xué)性能仍能保持85%以上。
據(jù)了解，回收碳纖維還可制成短切碳纖維粒、碳纖維氈，最終制作成增強塑料、熱塑或熱固增強材料或保溫材料。
有意思的是，回收碳纖維成本比工業(yè)碳纖維低30%，未來成本可低至50%，并且保持生產(chǎn)過程更低碳、環(huán)保。
值得一提的是，由于其環(huán)保性和低成本，回收碳纖維材料已經(jīng)進入汽車、航空領(lǐng)域，國際上已有巨頭采用。
比如BMW電動車i系列，為了達到輕量化目的，采用了碳纖維復(fù)合材料。其中10%來自回收碳纖維復(fù)合材料， BMW i3的導(dǎo)電材料、后座及行李箱強化材料皆是回收碳纖維復(fù)合材料。
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
回收碳纖維良好性能及應(yīng)用市場，吸引了科研機構(gòu)的興趣。Airbus和美國先進復(fù)合材料創(chuàng)新研究所IACMI，正在持續(xù)開發(fā)碳纖維回收技術(shù)，他們計劃從2020-2025年回收95%的碳纖維復(fù)合材料制品，甚至計劃讓5%回收碳纖維導(dǎo)入航空領(lǐng)域應(yīng)用。
可以預(yù)見地是，回收碳纖維未來將在汽車輕量化等產(chǎn)業(yè)發(fā)揮極具前景的助力。隨著回收碳纖維技術(shù)的進一步發(fā)展，其環(huán)保效益和經(jīng)濟效益也將得到更大的提升。
隨著回收碳纖維技術(shù)的成熟，市場也隨之水漲船高。Research and Markets數(shù)據(jù)顯示，全球回收碳纖維市場規(guī)模預(yù)計將從2021年的1.26億美元增長到2026年的2.22億美元，預(yù)測期間的CAGR為12.0%。
因此，品牌商、制造商或許可以對碳纖維材料及回收碳纖維材料的應(yīng)用給予更多的關(guān)注。
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