Slimme materialen reageren op composietcomponenten om het scala aan gewenste eigenschappen te bieden, maar in sommige opzichten zijn de huidige productieprocessen niet ontwikkeld sinds het einde van de jaren zestig. Het FIBRALSPEC-project probeerde deze meer up-to-date, het aanpakken van duurzaamheidsproblemen, terwijl de prestaties worden verbeterd.

Het ontwerp van composietconstructies, vooral degenen die koolstofvezels gebruiken, heeft ingenieurs in staat gesteld de productiegrenzen te verleggen naar materialen met sterk verbeterde eigenschappen en tegen lagere kosten. Nog, na meer dan vijf decennia van onderzoek en de oprichting van een groeiende industrie die een groot aantal toepassingen produceert, er is behoefte aan nieuwe groene voorlopers (de grondstoffen die worden gebruikt om de vezels te maken), die een alternatief kan bieden voor de huidige industriestandaard van aardolie.

Het door de EU gefinancierde FIBRALSPEC-project, is erin geslaagd de productie van koolstofvezels uit hernieuwbare bronnen zoals lignine, een organisch polymeer. Het project slaagde erin om de versterkte composiettechnologie te gebruiken voor het creëren van verschillende toepassingen, zoals flexibele supercondensatoren en Rapid Deployment Secure Emergency Shelters (RDSES). FIBRALSPEC was in staat om productielijnen te ontwikkelen, evenals een prototype Operational Mechano-Electro Spinner voor de productie van nanovezels, kondigt een nieuwe generatie uitzonderlijke materialen aan.

Koolstofvezels met verbeterde eigenschappen

Composietmaterialen van koolstofvezel (CF) worden steeds meer geïntegreerd in ons dagelijks leven. Deze composieten zijn de sleutel tot het genereren van slimme materialen en constructies. Eigenschappen inclusief hun lichte gewicht, hoge sterkte en lage stijfheid, deze materialen aantrekkelijk maken voor een breed scala van industriële sectoren, waaronder transport, elektronica en constructie. Deze combinatie van zeer gewilde eigenschappen biedt technische oplossingen voor enkele van de meest complexe problemen in materiaalwetenschap en -technologie.

Nog, als FIBRALSPEC projectcoördinator, Professor Costas Charitidis wijst erop, "Hoewel de productie van CF's op industriële schaal eind jaren zestig begon, voortdurende productie-uitdagingen laten nog steeds veel mogelijkheden voor verbetering."

Het FIBRALSPEC-team kon hun productietechnieken toepassen op traditionele composietproductie, bijvoorbeeld bij de productie van Rapid Deployment Secure Emergency Shelter-glasvezel (RDSES-FG). Hierdoor werd de eenheidsmassa van de schuilplaatsen verminderd, terwijl structurele stijfheid, duurzaamheid en bruikbaarheid voor eindgebruikers werden allemaal verhoogd. Ook werden er groene voorlopers van koolstofvezels op basis van lignine geproduceerd en werd het stabilisatie-oxidatieproces geoptimaliseerd. Wat betreft de toename van milieuvriendelijke processen, nieuwe technieken werden ontwikkeld om commercieel relevante producten te leveren die kunnen worden vervaardigd uit afvalkoolstofvezels.

Cruciaal, het project paste levenscyclusanalyse toe om de groene referenties van de hergebruik- en recyclingstrategieën vanaf het begin van het proces te kwantificeren, met de ontwikkeling van voorlopers, tot aan de output van het koolstofvezelafval.

Het toekomstige aanbod en de beschikbaarheid van CF's uitbreiden

Een van de ambities van FIBRALSPEC was om de Europese industrieën te helpen onafhankelijker te worden van de huidige toeleveringsketen, die afhankelijk is van geïmporteerde koolstofvezels en -precursoren. Daartoe was het project gedeeltelijk gericht op de ontwikkeling van supercondensatortechnologie – die wordt gebruikt voor het aandrijven van vele toepassingen – omdat het een enorm economisch potentieel biedt voor Europa, met marktkansen in vele industriële sectoren.

Zoals professor Charitidis samenvat, "Ons project was bedoeld om Europa te helpen leiden naar industrieel leiderschap en concurrentievermogen op strategische gebieden zoals vervoer, elektronica, ruimtevaart, bouw, energie en vrije tijd."

Het team is van plan voort te bouwen op de projectresultaten door de haalbaarheid aan te tonen van het opschalen van de FIBRALSPEC-processen naar industriële niveaus. Gerichte industriële partnerschappen zullen de kennisuitwisseling mogelijk maken die nodig is voor de overdracht van productie op laboratoriumschaal naar grootschalige, kosteneffectieve processen.