多年來，玻璃纖維和碳纖維一直統(tǒng)治著增強材料的世界。制造商要求高性能、低成本和輕質的纖維用于高度工程化的樹脂。直到最近，大多數(shù)用于這些樹脂的增強材料都是合成的。

隨著制造商尋求使用新材料生產(chǎn)高性能、低碳足跡的產(chǎn)品，天然纖維作為可持續(xù)的替代品重新出現(xiàn)。

早在20世紀30年代，工業(yè)大麻成為美國禁毒戰(zhàn)爭的附帶損害。在此之前，亨利·福特成功地制造了數(shù)千輛使用大麻纖維作為加固材料的汽車。作為為數(shù)不多的高性能天然纖維之一，大麻的法律地位使世界在使用生物基材料的產(chǎn)品商業(yè)化方面落后了幾代人。

其他的天然纖維，如用于服裝的棉花和用于亞麻布的亞麻纖維，已經(jīng)使用了幾個世紀。但由于缺乏可靠的供應鏈、產(chǎn)品一致性或市場開發(fā)，天然纖維增強材料在復合材料中的使用一直受到限制。天然纖維還需要以特定的方式進行設計，以增強它們在塑料中的粘合和性能。

幸運的是，2018年的農(nóng)業(yè)法案使工業(yè)大麻在美國政府眼中完全合法。這為工業(yè)大麻供應鏈的創(chuàng)建打開了大門，有助于在整個制造業(yè)創(chuàng)造更強、更輕、更便宜和更可持續(xù)的產(chǎn)品。

在過去的幾年里，美國的汽車原始設備制造商和他們的供應商已經(jīng)開始投資于大麻填充塑料的研發(fā)。另一方面，歐洲制造商幾十年來一直在使用天然纖維增強材料來減少復合材料的碳足跡和重量。

今日，天然纖維最適合用來增強玻璃和碳纖維，以創(chuàng)造獨特的機械性能

例如，今年早些時候，寶馬(德國)參與了Bcomp(瑞士)的超額認購3500萬美元的B輪融資。Bcomp是一家由天然纖維制成的高性能復合材料制造商。寶馬與Bcomp的合作，以及它在i3電動車(EV)中使用麻纖維增強復合材料的歷史，證明了大型制造商正在投資于碳足跡更小的高性能解決方案。其他歐洲公司，如汽車制造商保時捷(德國)，已經(jīng)在其718 Cayman GT4 Clubsport型號中應用了天然纖維增強復合材料。

Bcomp專注于編織天然纖維墊，用于聚丙烯汽車應用中的熱成型和壓縮成型。Heartland(美國)是一家材料創(chuàng)新公司，將大麻纖維作為聚合物的增強材料。該公司專注于非織造材料的應用，以減少塑料、橡膠和泡沫的碳足跡。Heartland和Bcomp還提供工程天然纖維增強劑，以解決整個制造業(yè)的可持續(xù)性問題。

  

汽車行業(yè)降低原材料成本、重量和碳足跡的效率目標，促使供應鏈重新審視長期使用和依賴的材料。例如，30%玻璃纖維填充尼龍的碳足跡并不是特別有吸引力，而尼龍是汽車制造的支柱。像工業(yè)大麻這樣的負碳輕質纖維可以解決這個可持續(xù)發(fā)展問題。秘訣是要知道正確的配方可以創(chuàng)造出之前沒有出現(xiàn)的性能特性。

如今，天然纖維最適合用來增強玻璃和碳纖維，以創(chuàng)造獨特的機械性能。將具有高剛度特性的玻璃纖維與具有高模量特性的大麻纖維混合，可以創(chuàng)造前所未有的性能，重量更輕，碳足跡更低。大麻還可以用來代替滑石粉、碳酸鈣、炭黑和其他常用的礦物質等添加劑。

對于那些沒有接觸過纖維素材料的人來說，將天然纖維混合到傳統(tǒng)的熱塑性塑料中并不簡單。如果沒有合適的添加劑，生物基材料和石油基塑料會出現(xiàn)粘結和性能問題。例如，天然纖維填充尼龍的細微差別之一是材料的運行溫度。通常情況下，尼龍的熔點接近天然纖維的降解點。知道如何找到這種溫度平衡意味著高性能尼龍和設施中篝火氣味間的區(qū)別。

尋求減少碳足跡的制造商可能會尋找更多使用天然纖維來取代傳統(tǒng)纖維和添加劑的機會。對許多公司來說，從增強技術入手已經(jīng)成為他們涉足可持續(xù)材料領域的一種簡單方法(而不必一頭扎進去)。

對于大多數(shù)制造商來說，未來幾年將出現(xiàn)的實質性變化是基于已融入世界上最大組織的可持續(xù)發(fā)展授權。這些可持續(xù)發(fā)展舉措大多是由《巴黎氣候協(xié)定》推動的，該協(xié)定的成員國已著手要求各國到2050年實現(xiàn)凈零碳排放。各行各業(yè)的大公司也對合作伙伴和政府做出了類似的承諾。隨著美國證券交易委員會最近宣布了與氣候相關的信息披露，上市公司將被迫在其財務報告中報告其第1、2和3的排放量。

報告公司的第3范圍排放量將通過發(fā)生在價值鏈上下游的間接排放進行量化。這一計算將包括制造商購買的每磅原材料的碳足跡。這意味著，如果一家公司想向上市公司供應材料或零部件，他們必須能夠提供碳足跡數(shù)據(jù)，以符合美國證券交易委員會的規(guī)定。

隨著這些要求在未來幾年逐步實施，原材料供應商將必須有效地量化生產(chǎn)和分配每磅材料所需的二氧化碳。在短期內(nèi)，原材料供應商應該定位自己，幫助客戶超越他們的可持續(xù)發(fā)展要求。他們可以通過獲取可靠的生物材料供應鏈來實現(xiàn)這一目標，這些生物材料可以替代開采的石油基纖維和添加劑。長期來看，隨著上市公司在2024和2025財年的分階段進行，最大的原材料供應商需要準備好碳足跡數(shù)據(jù)。

雖然對大多數(shù)公司來說，獲取可靠的生物材料和生物化學品供應鏈的問題仍然存在，但ESG(環(huán)境、社會和治理)投資占美國管理資產(chǎn)總額的三分之一，大量投資被用于更有效的碳足跡解決方案。

幫助最大的制造商使用低碳足跡的材料和技術的公司將在ESG驅動的世界中獲勝。同樣，引領可持續(xù)材料創(chuàng)新的制造商和供應商也將成為首選的解決方案提供商。