生物复合材料包含源自可再生、天然且通常是生物降解的材料。人们对生物复合材料的兴趣与日俱增，因为它们具有提高可持续性的潜力，包括环保加工和报废选择。

近日，韩国碳产业振兴院（KCARBON）与韩国科学技术研究院（KIST）合作开发了由莱赛尔纤维、聚乳酸（PLA）和木材组成的生物复合材料。对这些材料的测试表明，弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别比胶合板高3倍、2倍和9倍。在这些材料的首次演示中，KCARBON与韩国公州国立大学合作开发了家具，并在2023年伦敦设计博览会上展出。

莱赛尔/PLA/木材复合材料的制造

KCARBON和KIST 研究团队使用连续莱赛尔纤维编织成的0.12mm厚的纺织品，面积重量为173克/平方米；0.36mm厚的PLA薄膜。莱赛尔纺织品被夹在两层PLA薄膜之间，通过层压机进行加工，形成0.48mm厚的热塑性预浸料，纤维体积约为50%。

将Lyocell 纤维（左）编织并与 PLA 薄膜（中）层压，形成热塑性预浸料（右）。

然后将 Lyocell/PLA 预浸料与薄层桦木单板交替堆叠。对于每个形状的家具元件，都创建了一个由中密度纤维板（MDF）制成的模具。将莱赛尔/PLA 预浸料和木单板手工铺放在模具上，然后真空袋装，然后在 2 × 2 × 14 米烤箱中加热至 180°C 3 小时。然后使用木工接头、粘合和/或紧固件组装模制元件。

使用层压机将莱赛尔织物熔合在两层PLA薄膜（顶部）之间。然后用木饰面铺设该预浸料，手工铺设在模具上（左下），并在烤箱中热成型（右下）

采用ASTM D790 的弯曲性能测试方法、ASTM D648的热变形温度 (HDT) 测试方法和ISO 179的夏比冲击强度测试方法，对lyocell/PLA/木材复合材料的标准化薄片进行机械测试。如上所述，与胶合板相比，生物复合材料表现出更高的弯曲强度和模量以及冲击强度。 HDT 测试表明，该生物复合材料在各种温度范围内都具有与木材相似的热变形。

KCARBON和KIST不仅对生物复合材料的持续发展和成熟感兴趣，而且对新的制造工艺感兴趣，包括在工具中使用感应加热，与现有的烤箱和高压灭菌工艺相比，可以将成型过程中的能源消耗减少高达75%，并缩短循环时间。