利用微波炉也能生产碳纤维？国外开发出一种碳纤维新工艺，能耗降低达70%

2025年3月5日，爱尔兰利莫瑞克大学（University of Limerick，UL）官网宣布来自UL的研究团队开发了一种突破性的碳纤维生产新方法，可大幅降低其能源消耗，这种高成本的轻质材料广泛应用于航空航天、风能、建筑和交通等领域。

该研究团队正在主导的CARBOWAVE项目通过采用创新的等离子体和微波加热技术制造碳纤维，来取代传统加热工艺，在保持材料性能的同时将能耗降低高达70%。生产这种材料所需能源的减少将使生产过程更加环保且成本更低。这项突破性进展的相关成果已发表于知名期刊《先进复合材料与杂化材料》。

利莫瑞克大学的博士安妮和莫里斯·柯林斯教授在该校的伯纳尔研究所检查一张碳纤维板

研究团队开发的工艺能使聚丙烯腈（PAN）的转变更加高效，而PAN是碳纤维生产的关键原料。传统上，PAN转化为碳纤维需要消耗大量能源。CARBOWAVE项目将使用由UL和西班牙瓦伦西亚大学共同开发的纳米结构诱导微波加热技术，加速PAN向碳纤维的转化，从而提升生产效率。

值得注意的是，在研究过程中，利莫瑞克大学团队发现，可以用廉价的家用微波炉生产碳纤维，并且其力学性能与传统加热方法生产的碳纤维相当。

项目首席研究员、UL工程学院材料科学教授莫里斯·柯林斯解释道："欧洲长期依赖高能耗工艺，这对实现可持续发展是个极大的障碍。CARBOWAVE不仅解决了这一挑战，是一个令人兴奋的项目，而且有可能生产出更可持续且更便宜的碳纤维。"

联合研究首席研究员、UL土木工程助理教授安妮·博坎·麦克洛克林博士表示，该项目旨在通过大幅降低碳纤维生产过程的能耗和成本，同时不损失其力学性能，来彻底改变碳纤维产业。该技术将使碳纤维生产更节能、更快速、更廉价，并显著减少环境足迹。"

碳纤维增强聚合物（CFRP）在风能、建筑和交通领域至关重要，其轻量化特性可提升风力涡轮机效率、支持建筑脱碳，并提高交通工具（尤其是电动车）的能效。然而，当前碳纤维生产高度依赖电力和天然气，能源消耗巨大。

CARBOWAVE的解决方案可在保持材料性能的同时减少70%以上的能耗。欧洲先进碳材料市场占据全球37%份额，将直接受益于这一突破性创新。

柯林斯教授补充道："该项目通过大幅降低生产成本和环境足迹，有望解锁碳纤维更广泛的工业应用。CARBOWAVE代表了欧洲高耗能产业脱碳的重要一步。通过整合等离子和微波加热技术，它不仅解决能源消耗和排放等紧迫挑战，更为可持续工业发展铺平道路。"

该项目汇聚欧洲顶尖研究机构与行业伙伴，UL团队与德国纺织与纤维研究所、西班牙瓦伦西亚大学、德国弗劳恩霍夫IFAM研究所、法国微波技术咨询公司、德国Muegge公司、意大利菲亚特研究中心、爱尔兰Juno Composite公司及Eirecomposites公司共同组成CARBOWAVE联盟。

CARBOWAVE是由欧盟委员会资助的倡议，旨在通过先进等离子和微波技术为高耗能产业开发替代热源。