碳纖維被廣泛用于制造飛機(jī)、汽車(chē)以及自行車(chē)、網(wǎng)球拍和風(fēng)力渦輪機(jī)等高性能產(chǎn)品。它非常輕量化，這意味著它可以顯著提高性能和減少能源需求。

 

    碳纖維是由幾乎純碳晶體構(gòu)成的不可思議的細(xì)線(xiàn)，直徑5-10微米，它的機(jī)械強(qiáng)度是鋼的5倍，硬度是鋼的兩倍。碳纖維最早便是由纖維素和人造絲等植物性材料制成，直到后來(lái)在石油制品的低成本和高性能取代。Frank博士介紹，為了制造這種纖維，石油首先被加工成劇毒的聚丙烯腈（PAN）。它被拉成細(xì)線(xiàn)，然后在沒(méi)有氧氣的烤箱里加熱。但生產(chǎn)過(guò)程需要大量的能源，并產(chǎn)生大量的排放物和毒素。與過(guò)去人們只關(guān)心成本不同，現(xiàn)在可持續(xù)發(fā)展更為重要，并且石油也變得不那么便宜，F(xiàn)rank所做的是探索將木質(zhì)素（一種在大多數(shù)植物中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，也是造紙工業(yè)的副產(chǎn)品）轉(zhuǎn)化為碳纖維的方法。“要做到這一點(diǎn)，我們用化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行提純，使其成形，”他繼續(xù)說(shuō)道，“然后我們可以把它紡成纖維，我們嘗試直接在水中進(jìn)行，而不是使用有毒的溶劑。你得到的纖維可以直接變成碳纖維。”但是，他補(bǔ)充說(shuō)，“與聚丙烯腈基纖維相比，生物基碳纖維的性能處于中低端，我應(yīng)該說(shuō)生物基碳纖維不會(huì)取代聚丙烯腈基碳纖維。這將是一個(gè)與之并駕齊驅(qū)的第二個(gè)市場(chǎng)。”

 

    “在飛機(jī)制造中，它已經(jīng)被用作標(biāo)準(zhǔn)，”Frank說(shuō)它可以幫助減輕重量，從而改變電動(dòng)汽車(chē)的狀況。汽車(chē)工業(yè)希望轉(zhuǎn)向碳纖維，但目前碳纖維成本太高，可持續(xù)性不夠。汽車(chē)行業(yè)受到價(jià)格的極大推動(dòng)，并越來(lái)越希望做得更可持續(xù)。而且，用碳纖維加固混凝土已經(jīng)發(fā)生，只是還沒(méi)有大規(guī)模采用。這樣做的好處是，你可以使混凝土變薄，同時(shí)又能承受重載，這樣你就可以設(shè)計(jì)出完全不同的形狀。其目的是擺脫目前使用的大量混凝土。”

 

    碳中和是一次革命。企業(yè)并非自愿進(jìn)行，但如果不去做，將會(huì)面臨越來(lái)越高的環(huán)保成本。比如，就連空客這樣的航空公司也在尋找可持續(xù)的碳纖維。

 

    Frank說(shuō)，石油基碳纖維全年全球產(chǎn)能僅15萬(wàn)噸，高昂的成本包括生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜且能源密集，而且它很難回收和處理，盡管現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)再利用它的方法。“很多人都在這一領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新，但它們會(huì)隨著每一個(gè)周期變得更糟，在某個(gè)時(shí)候，它們將不得不被處理掉。燒錄不是一種選擇，因?yàn)樗茈y燃燒。”與此同時(shí)，對(duì)可持續(xù)的高性能材料的需求意味著，隨著全球研發(fā)的加速，生物基碳纖維可能很快變得更實(shí)惠。“我們正致力于利用這些工廠(chǎng)的原材料，并將它們直接轉(zhuǎn)化為碳纖維，總結(jié)思路也很簡(jiǎn)單，我們通過(guò)植物從空氣中獲取碳，而不是從石油或煤炭等化石來(lái)源向大氣中添加碳。”