特斯拉賽車EPCS V2.3 Tesla P100DL采用了亞麻增強復(fù)合材料制成的車身（圖片由Bcomp的aime de Diego提供）

 

    2016年，全球天然纖維復(fù)合材料的市場價值是40.46億美元，從2016年到2024年，有可能實現(xiàn)11.8%的年均復(fù)合增長率。

 

    汽車工業(yè)對輕量化產(chǎn)品需求的不斷上升以及人們對綠色產(chǎn)品認(rèn)識的不斷提高，是推動市場增長的主要因素之一。

 

    然而，這些材料對濕氣的敏感性，會阻礙它們的增長。

 

    天然纖維是由木材、棉花、亞麻、紅麻和大麻等原材料制成的生物基材料，所有這些材料對環(huán)境的危害較小，而且容易獲得。

 

    這些用于制造天然纖維復(fù)合材料的原材料環(huán)境友好，在未來幾年有可能取代合成纖維。

 

    人們對綠色產(chǎn)品認(rèn)識的不斷提高、消費者日益增加的可支配收入、對生態(tài)友好型產(chǎn)品的日益喜愛以及對可回收產(chǎn)品的強烈需求，都有可能成為該市場增長的重要推動力量。

 

亞麻纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能測試（圖片由CELC提供）

 

天然纖維復(fù)合材料要比同樣重量的玻璃纖維強25%～30%。

 

    由天然纖維制成的復(fù)合材料有助于減輕部件重量，從而降低總體能耗。

  

    此外，天然纖維復(fù)合材料的成型過程要比玻璃纖維復(fù)合材料的成型過程消耗的能量更少，可將生產(chǎn)成本降低10%。

 

    然而，它們對濕度的敏感性以及與聚合物基體材料較弱的結(jié)合性，估計會對它們的增長帶來影響。

 

    由于吸收濕氣，導(dǎo)致纖維膨脹，因此它們在汽車工業(yè)中的應(yīng)用僅限于汽車內(nèi)飾。

 

Virgin Mojito是IDM Marine的第一艘由亞麻纖維復(fù)合材料制成的船（圖片由IDB Marine提供）

 

用于天然纖維復(fù)合材料的主要原材料是木材、亞麻、紅麻、棉花和大麻。

 

 

    木材一直是市場的主導(dǎo)，在2015年占總收入的59.3%，估計這一趨勢會持續(xù)到2024年。

 

    木材的優(yōu)勢包括高強度和堅固性，預(yù)計在未來幾年里，這將為其應(yīng)用提供動力。

 

    亞麻是2015年使用最廣泛的材料之一, 擁有13%的市場份額。

 

    亞麻是二氧化碳中性、減振的材料，與碳纖維相比具有可再生性，其優(yōu)勢包括拉伸強度高、抗紫外性能好、減震吸能和高保水性，這使其成為工業(yè)中使用最為廣泛的原材料之一。

 

    棉花屬于種子纖維類，這種材料在世界各地普遍被用于紡織品。由于具有吸濕性，因此與其他天然纖維相比，棉花相對較弱，能吸收達(dá)到其干重20%的濕氣。

 

    隨著紡織業(yè)和體育用品行業(yè)的發(fā)展，這一市場領(lǐng)域有望增長。

 

    紅麻在各行各業(yè)的使用量都在增長，如建筑、油品和化學(xué)品吸收劑、食品包裝以及汽車。

 

    這種材料具有高度的可持續(xù)性，可以完全回收利用。對可生物降解產(chǎn)品需求的激增，在刺激該市場的增長方面可能會發(fā)揮重要作用。

 

    大麻基的復(fù)合材料在許多方面可以取代玻璃纖維，而且可生物降解。汽車和建筑行業(yè)對環(huán)保和可再生材料的需求激增，將會引發(fā)這一領(lǐng)域的增長。

 

大麻在美國肯塔基州被用作建筑材料（圖片由肯塔基大學(xué)提供）

 

    基體材料市場分為無機化合物、天然聚合物和合成聚合物。天然聚合物基體材料預(yù)計將在預(yù)測期見證最快速的增長。

 

    由于生活方式的改變和日益增長的綠色趨勢，對可持續(xù)產(chǎn)品需求的不斷增長預(yù)計將補充這一領(lǐng)域的增長。

 

    無機化合物是市場中最有效的基體材料之一，它們主要用在木纖維上。 

 

    2015年，無機化合物的市場份額是43.4%，這種趨勢預(yù)計將在未來幾年持續(xù)下去。

 

    木纖維與無機化合物基體結(jié)合帶來了許多優(yōu)勢，比如，增強了韌性，從而減少了復(fù)合材料的開裂變形，同時提高了拉伸強度。

 

    天然聚合物包括淀粉、橡膠和合成聚合物，如PLA和PHB（多羥基丁酸酯）。

 

    對可再生和可降解產(chǎn)品需求的日益增長，預(yù)計將在未來幾年推動該市場的發(fā)展。2015年，該領(lǐng)域的市場份額是25.1%。

 

    合成聚合物，包括熱塑性塑料和熱固性塑料,是用于木纖維的基體材料。未來幾年，這一領(lǐng)域可能占據(jù)第二大市場份額。

 

亞麻纖維加工實例（圖片由Procotex提供）

 

    在技術(shù)方面，天然纖維復(fù)合材料市場分為注射成型、模壓成型和拉擠成型。

 

    注射成型需要低分子量的聚合物來維持低粘度，這項工藝主要用于大批量的部件生產(chǎn)。

 

    最終用途行業(yè)對大批量生產(chǎn)需求的不斷增長，有望為這一領(lǐng)域的發(fā)展作出貢獻。

 

    2015年，注射成型的收入占比為10%，這是一種用于復(fù)合材料產(chǎn)品開發(fā)的高產(chǎn)量、高壓力的閉模成型技術(shù)，這項工藝有兩個步驟：預(yù)熱和加壓。

 

    模壓成型是一種高壓、高產(chǎn)量的成型技術(shù)，主要用于為汽車、交通運輸、家用電器和其他高產(chǎn)量行業(yè)生產(chǎn)高強度的復(fù)雜部件。

 

    拉擠成型被廣泛用于生產(chǎn)各種用于軌道交通、航空、船舶、體育用品、風(fēng)機葉片、儲存和腐蝕性液體運輸領(lǐng)域的產(chǎn)品。

 

    對低重量、免維護、耐腐蝕和非導(dǎo)電產(chǎn)品的需求，預(yù)計將支持這一領(lǐng)域的增長。

 

    天然纖維復(fù)合材料主要被汽車和建筑行業(yè)用于生產(chǎn)車門板、座椅靠背、儀表板、貨車襯墊、車頭襯墊、甲板、欄桿、窗戶和框架。

 

    電子產(chǎn)品和體育用品是極有前途的細(xì)分市場，許多產(chǎn)品，如移動箱、筆記本電腦箱、網(wǎng)球拍、自行車、框架和滑雪板等，都由天然纖維復(fù)合材料制成。

 

    在汽車行業(yè)，天然纖維增強生物基復(fù)合材料被用于生產(chǎn)擁有良好力學(xué)性能的輕質(zhì)部件，以改善燃油經(jīng)濟性，降低二氧化碳排放。

 

    在汽車制造中，它們有助于減輕 30%的重量，降低 20%的成本。

 

    2015年，該領(lǐng)域的收入份額超過30%。

 

    用于汽車行業(yè)的天然纖維復(fù)合材料正在采用木纖維和非木纖維如亞麻、大麻和纖維素進行開發(fā)，以取代玻璃纖維，所獲得的產(chǎn)品要比現(xiàn)代材料更輕質(zhì)。

 

    在生產(chǎn)過程中使用這些材料能夠降低大約20%的成本。

 

    在建筑行業(yè)，天然纖維作為合成纖維和金屬纖維的可持續(xù)替代品而被用作建筑材料的，在某些情況下，它們的力學(xué)性能，包括抗沖擊性能、彎曲性能及斷裂韌性，要比玻璃纖維的更好。2015年，建筑領(lǐng)域總的市場成交量為56%。

 

    對亞麻基天然纖維復(fù)合材料需求的激增，以及對消費品需求的激增，預(yù)計將對北美市場產(chǎn)生重大影響。

 

    在該地區(qū)的汽車行業(yè)中，NAFILEAN工藝已經(jīng)帶來了對中央控制臺、儀表板和門板的可持續(xù)設(shè)計。

 

    為開發(fā)用于前后門襯和貨物架的天然聚合物基體，歐洲的汽車制造商們進行了廣泛的研究，2015年，歐洲的市場容量為15.4%。

2013～2024年美國天然纖維復(fù)合材料市場的原材料收入（單位：百萬美元）（圖片由grandviewresearch提供）

 

    德國是歐洲最大的汽車生產(chǎn)商和大麻進口商，為提高燃油效率，該國的汽車工業(yè)對可生物降解和輕質(zhì)產(chǎn)品的需求日益增長，估計會刺激其經(jīng)濟的增長。

 

    在亞太地區(qū)，由于可支配收入的不斷增加，加上生活水平的不斷提高，體育用品、電子和汽車行業(yè)預(yù)計在未來幾年將出現(xiàn)健康的增長態(tài)勢。

 

    中國正在統(tǒng)領(lǐng)亞太市場，這種趨勢可能會在未來幾年持續(xù)下去。