High performance biocomposites

高性能生物复合材料

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2021-04358
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Our previous work on biocomposites (BC) has led to important developments in processing, thereby advancing knowledge on the role of intrinsic fibre properties, matrix-fibre adhesion, and reinforcement and rupture mechanisms. The work has led to the development of BCs with high ductility and tenacity, the manufacture of injected products with a high fibre content (up to 70%), and the design of BCs from 100% renewable materials. The design of hybrid BCs through fibre modification, the addition of continuous fibres, and lamination brought the BCs to a level comparable to that of structural materials such as wood. The proposed research program aims to develop high-performance BC materials with the perspective of advancing knowledge of polymer-fibre interactions, developing their durability and long-term properties, and assessing their potential for new applications. The long-term objective of the project is to develop high-performance BCs. The short-term objectives are: 1)To study the durability and long-term performance of BCs; 2)To develop fundamental knowledge on property development, rupture mechanisms, and durability of BCs; 3)To investigate the potential of 3D printing to manufacture BCs with complex shapes; 4)To produce transparent BCs and evaluate their potential end-use; 5)To model the properties of BCs based on the intrinsic characteristics of fibres and polymers using new modeling approaches; 6)To evaluate the environmental impact of the developed BCs. Composites will be manufactured using a two-step process, extrusion of pellets or filament followed by-products or test samples manufacturing using injection molding, thermo-consolidation, and 3D printing. Advanced characterization tools include X-Ray diffraction, fatigue, creep, microstructure and surface chemistry analysis, thermal stability, durability, and aging. BC properties will be modeled using statistical and fundamental approaches. Data generated from this and previous research programs will be used to develop prediction models of BC properties. The environmental impact and the sustainability of the developed BCs will be assessed by evaluating greenhouse gas emissions from the developed BCs and comparing them to petroleum-based products and by conducting life cycle analysis of the developed BCs. The spin-offs of the research program include the advancement and deepening of knowledge on the adhesion mechanism between fibres and polymers; the reinforcement and fracture mechanism in BCs and their long-term behavior. Technological spin-offs include the development of innovative characterization tools to understand the implications of the intrinsic properties of fibres on the behavior of composites, the determination of optimal conditions for the shaping of BCs, the development of new materials for new structural and/or lucrative applications in various fields.
我们以前在生物复合材料(BC)方面的工作已经导致了加工方面的重要发展,从而推进了对内在纤维特性,基质纤维粘附以及增强和断裂机制的作用的认识。这项工作导致了具有高延展性和韧性的BC的开发,高纤维含量(高达70%)的注塑产品的制造,以及100%可再生材料的BC设计。通过纤维改性、添加连续纤维和层压,混合BC的设计使BC达到了与木材等结构材料相当的水平。拟议的研究计划旨在开发高性能BC材料,以推进聚合物-纤维相互作用的知识,开发其耐久性和长期性能,并评估其新应用的潜力。该项目的长期目标是开发高性能的业务连续性。短期目标是:1)研究生物混凝土的耐久性和长期性能; 2)开发生物混凝土的性能开发、断裂机制和耐久性的基础知识; 3)研究3D打印制造复杂形状生物混凝土的潜力; 4)生产透明生物混凝土并评估其潜在的最终用途; 5)基于纤维和聚合物的固有特性,使用新的建模方法来建模BC的特性; 6)评估所开发的BC的环境影响。复合材料将使用两步工艺制造,挤出颗粒或长丝,然后使用注塑成型,热固结和3D打印制造副产品或测试样品。先进的表征工具包括X射线衍射、疲劳、蠕变、微观结构和表面化学分析、热稳定性、耐久性和老化。BC属性将使用统计和基本方法进行建模。从这个和以前的研究计划产生的数据将用于开发BC属性的预测模型。将通过评价所开发的生物浓缩物的温室气体排放量并将其与石油产品进行比较,以及通过对所开发的生物浓缩物进行生命周期分析,来评估所开发的生物浓缩物的环境影响和可持续性。 该研究计划的副产品包括对纤维和聚合物之间粘附机制的认识的进步和深化; BC中的增强和断裂机制及其长期行为。技术衍生产品包括开发创新的表征工具,以了解纤维的固有特性对复合材料行为的影响,确定BC成型的最佳条件,开发新材料用于新结构和/或各种领域的有利可图的应用。

项目成果

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Koubaa, Ahmed其他文献

Analysis of Among-Species Variability in Wood Fiber Surface Using DRIFTS and XPS: Effects on Esterification Efficiency
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    $ 2.84万
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High performance biocomposites
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    543861-2019
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    543861-2019
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了