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目前生物炭在輪胎與橡膠填料上的應用研究主要聚焦於替代傳統碳黑,在力學性能與加工性方面已有令人鼓舞的成果,特別是高比例替代(約30%)情境下仍保持性能。關鍵技術需求包括精密粒徑控制、孔隙結構優化與表面處理,以及提升加工一致性與經濟規模的製程。
實際應用進展與未來方向
- Cognit.ca 正推動一項為期3年的研究計畫,評估農業廢料製的生物炭做為高品質橡膠填料之可行性。
- Continental Carbon Asia 等碳黑公司正拓展至生物炭應用,測試其在橡膠與輪胎中的替代潛力。
綜合評估與挑戰
優勢:
1。可再生、具負碳足跡
2。填料可改善延展性、柔軟度
3。可降低滯後熱與損耗
挑戰:
1。力學性能仍略遜於碳黑
2。結構不一,分散效果有待優化
3。製程需研磨與預處理,增加成本與複雜性。
替代碳黑填料的最新實驗進展(公開資訊)
1. 生物炭可部分替代碳黑
- 有研究指出,將生物炭添加到苯乙烯‑丁二烯橡膠(SBR)或丁二烯橡膠(BR)中,可將碳黑替換30%,而極少減損抗拉強度,且提升延展性與韌性 。
- 在硬木廢棄物水熱炭化後的生物炭中,隨生物炭比例增加,混煉能耗與硫化條件與碳黑相當,強度上也有可比表現 。
2. 力學與加工性能差異要素
- 與結構較致密的碳黑相比,生物炭具有更孔隙化與不規則的微結構,物理交互作用較弱,因此增強效果略差,尤其在循環載荷下的耐疲勞性、回彈能力也稍遜 。
- 由於孔隙特性,可降低材料熱生成、滯後損耗,有助於提升混煉時的靈活度與柔韌性 。