蓋世汽車訊 碳纖維因具強度高、重量輕等特性，是航空航太和汽車等領域的關鍵材料。不過，傳統的碳纖維生產需要依賴成本高昂的石油基材料，不僅推高了生產成本，還加大了對環境的影響。
木質素是纖維素生產過程中的重要副產品，每年的產量約為7000萬噸，是一種可持續性且具有發展潛力的替代材料。木質素通常用於廢棄物處理或用於燃燒發電，其在高附加值應用領域，如下一代碳纖維製造方面，具有巨大的未開發潛力。
從實驗室到試量產
此前，行業合作夥伴Lixea與英國倫敦帝國理工學院（Imperial College London）曾展開合作，研究人員們研發了一項專利技術，可將實驗室規模（1毫升產量）的木質素轉化為碳纖維。該工藝利用了兩項關鍵創新技術：
離子液體技術——可溶解各種木質素，同時在纖維形成后，該液體可實現迴圈再利用。
聚乙烯醇（PVA）——一種無毒、可生物降解的聚合物材料，用作紡絲過程中的助劑。
此種方法不僅可生產出高木質素含量（75%–90%）的纖維，而且該纖維結構優良且產量高，還顯著降低了生產成本。通過採用木質素和離子液體（兩種都是可再生、成本較低且毒性較小的材料）取代石油基前體，生產成本可降低至原來的三分之一至五分之一。
曼徹斯特大學擴大量產規模
據外媒報導，為了更大規模地驗證該技術，英國曼徹斯特大學（The University of Manchester）生物材料系教授Jonny Blaker領導的研究團隊，在Henry Royce研究所（Henry Royce Institute）的纖維技術平臺（Fiber Technology Platform）上，利用濕法紡絲生產線建立了一個中等規模的演示專案。所用的木質素由Lixea的試生產工廠提供，該工廠採用相同的離子液體，從木材廢料中提取木質素，從而確保了該工藝與該公司現有的技術工藝保持一致。
木質素案例研究實驗室（圖片來源：曼徹斯特大學）
曼徹斯特大學研究團隊測試了三種不同的木質素，其中兩種源自雲杉鋸末，一種來自甘蔗渣（製糖業的副產品）。測試結果表明，源自甘蔗渣的木質素表現最佳，首次在中等規模的試驗生產中實現了連續的纖維紡絲。
關鍵學習點與未來發展
本試驗得出了若干重要的結論。首先，乾燥控制對於防止纖維收縮具有至關重要的作用。其次，隨著時間推移，木質素溶液的黏度逐漸增加，因此需要對其調整以保證產品品質；第三，噴絲板的設計會影響纖維的均勻性，凸顯了進一步改進的必要性。
通過該專案，曼徹斯特大學研究團隊成功製備了長度達5米的連續纖維。後續工作重點包括改進纖維的乾燥、收集以及碳化工藝，這對於在英國擴大該突破性技術的應用規模具有重要意義。
可持續性碳纖維的一項里程碑
曼徹斯特大學在擴大該項新型技術規模方面取得的成功，標誌著該工藝在向實現商業化可行且可持續性的碳纖維生產方面邁出了重要一步。隨著技術的不斷進步以及行業內的合作，木質素基碳纖維有望迅速實現大規模商業化，成為一種高性能且環保的替代材料，取代由石油製成的材料。