纤维素纳米纤维

WEF认为，最近从纤维素或木质素（植物中的干物质）生产塑料的突破同时有望克服现有生物塑料的缺点。

纤维素是地球上最丰富的有机聚合物，是植物细胞壁的主要成分，木质素填充了这些墙壁的空间，提供了强度和刚性。为了用这些物质制造塑料，制造商必须首先将它们分解成构件或单体。

研究人员最近找到了这两种物质的方法。WEF认为，木质素的作用尤为重要，因为木质素的单体由芳香环组成 - 这些化学结构赋予一些标准塑料机械强度和其他所需的特征。木质素不溶于大多数溶剂，但研究人员已经证明某些环境友好的离子液体（主要由离子组成）可以选择性地将其与木材和木本植物分开。与真菌和细菌相似的基因工程酶可以将溶解的木质素分解成其组分。

具有非凡性能的纤维素纳米纤维（CNF）的开发目前非常激烈，特别是在日本。

生物复合材料

在复合材料领域，天然纤维增强材料的开发已有很多工作，并且人们对生物树脂产生兴趣，尽管目前许多解决方案仅在合成材料基质中含有一部分生物来源材料。

行业分析师IDTechX观察到，这些材料的主要商业应用迄今为止一直在汽车领域和运动设备领域。

汽车行业已经很好地利用短韧皮纤维用于车门内部，以提供轻质的声音和减震效果。Cap Seine公司EcoTechnilin是这种短亚麻纤维产品的市场领导者，其与Faurecia共同开发的Flaxpreg也用于汽车后备箱地板，证明生物复合材料可用于结构上重要的部件。

预计未来几年此类产品将实现强劲增长，但与例如目前碳复合材料供应链中的巨额投资相比，它显得微不足道。

然而，橡树岭国家实验室（ORNL）和缅因大学（UMaine）之间的一项价值2000万美元的新研究合作，正在美国推出首个大规模生物基增材制造项目，特别关注，也在利用CNF的属性。

来自ORNL和UMaine的科学家将在几个关键领域进行基础研究，包括CNF生产，干燥，功能化以及热塑性塑料复合，多尺度建模和可持续性生命周期分析。

通过将CNF放入塑料中，可以开发出坚固，坚硬且可回收的生物衍生材料系统，其可以以每小时数百公斤的沉积速率和高达50％的纤维素纤维负载量进行3D打印。

ORNL是增材制造和大规模印刷领域的领导者。©ORNL

使用50％木材进行印刷可以为纸浆，纤维和林产品行业开辟重要的新市场，并且作为森林产品，人们相信CNF可以与钢铁竞争性能特性。

ORNL是增材制造和大规模印刷领域的领导者，2015年吸引了大量关注3D打印的Shelbey Cobra跑车复制品。此外，它还拥有3D打印的船模，风力涡轮机叶片，航空航天用的模具和用于建筑应用的预制混凝土模具。ORNL科学家也是3D打印的领导者，使用可再生原料和多种材料，如木质素，竹子，聚合物和金属。

ORNL和UMaine研究团队现在将与林产品行业合作，生产新的生物基材料，这将有利于3D打印大型产品复合材料零件。

在2019年，生物塑料和生物复合材料行业看起来高度分散，可能缺乏获得大众市场牵引力所需的整体动力。然而，结合最新的制造技术，Loop和Ioniqa在包装领域开创的先进技术，以及纤维素和木质素的发展，必将有助于加速发展。

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