商业的本质是出售东西,但是在出售东西之前,必须先制造东西。有时,制作东西会消耗大量能量。寻找降低能耗的新方法对于减少所制造产品的碳足迹非常重要。
一个典型的例子是制造商用飞机和大型车辆。仅对这种车辆的一部分进行固化的过程会消耗96,000千瓦时以上的能源,并产生80吨以上的二氧化碳。这是伊利诺伊大学香槟分校伊利诺伊大学研究小组的一名成员斯科特·怀特(Scott White)所说的。根据美国能源信息署(US Energy Information Administration)的数据,这大约相当于一年为9户单户住宅供电的电量。
怀特说:“客机制造商使用的固化炉直径约60英尺,长约40英尺,这是一个令人难以置信的庞大结构,里面装有加热元件,风扇,冷却管和各种其他复杂的机械。”“在大约24小时的周期内,通过一系列非常精确的步骤,温度升高至约350华氏度。这是一个非常耗能的过程。”
研究人员说,他们找到了一种方法来制造汽车,卡车,公共汽车和飞机用的热固性聚合物零件,而这种零件消耗的电能仅为原来的十分之一。摩尔说:“树脂的化学键中储存了大量能量,可为工艺提供燃料。”“发现以合适的速率释放这种能量-不太快,但不要太慢-是发现的关键。
怀特说:“通过将本质上是烙铁的东西接触到聚合物表面的一个角,我们可以启动级联的化学反应波,该波在整个材料中传播。”“一旦触发,反应将使用焓或聚合反应的内部能量推动反应向前并固化材料,而不是外部能源。这一发展标志着近半个世纪以来高性能聚合物和复合材料制造行业的首次重大进步。”
研究小组证明,这种反应可以在控制良好的实验室环境中生产安全,优质的聚合物。据《科学日报》报道,由于它与模塑,压印,3D打印和树脂注入等常用制造技术兼容,因此研究人员认为该工艺可用于大规模生产。研究结果最近发表在《自然》杂志上。
对于那些对电动汽车,卡车和公交车感兴趣的人,这些汽车的车轮到车轮的碳足迹较低,并且由于重量减轻而具有更长的行驶里程,因此,新的制造工艺是非常可喜的消息。