京都大學(xué)和京都市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所等的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，公開(kāi)了在用植物源纖維素納米纖維（CNF）強(qiáng)化了纖維后的聚丙烯（PP）樹(shù)脂復(fù)合材料中，添加超臨界CO2使其微細(xì)發(fā)泡，提高該復(fù)合材料的剛性和強(qiáng)度而減輕重量的研究成果。

    京都大學(xué)生存圈研究所等在添加了纖維素納米纖維的聚丙烯復(fù)合原料中，混合超臨界狀態(tài)的CO2，并使其在模具內(nèi)加熱成形，結(jié)果發(fā)現(xiàn)因CO2微細(xì)發(fā)泡而形成了很多氣泡性組織，具有很大的減輕重量和提高剛性等效果。并且還顯示出了因纖維強(qiáng)化而提高了耐熱性的效果。

    比如，在添加了30％重量的纖維素納米纖維的聚丙烯復(fù)合材料原料中混合超臨界CO2，使其在模具內(nèi)成形時(shí)，得到了密度由聚丙烯本來(lái)的0.90g／cm3減至0.88g／cm3，彎曲彈性模量提高到了原來(lái)的約1.6倍，彎曲強(qiáng)度提高至原來(lái)的約1.5倍。添加了30％重量纖維素納米纖維后的聚丙烯復(fù)合材料微細(xì)發(fā)泡體的組織照片如圖1所示。圖中可見(jiàn)形成了很多直徑為幾μm的微細(xì)獨(dú)立氣泡。

    京都大學(xué)生存圈研究所的矢野浩之教授指出，其意義在于“可以說(shuō)明纖維強(qiáng)化后的聚丙烯復(fù)合材料原料能微細(xì)發(fā)泡，開(kāi)辟了輕量化的道路”。矢野浩之進(jìn)一步介紹道：“纖維素納米纖維的添加量和復(fù)合材料的成形溫度不同，得到的微細(xì)氣泡直徑和發(fā)泡倍率有很大的變化。如果增加纖維素納米纖維的添加量，加熱前復(fù)合材料原料的粘性會(huì)相應(yīng)增加，發(fā)泡后的氣泡直徑會(huì)減小，而獨(dú)立氣泡數(shù)量會(huì)增加”。另外，矢野浩之還表示“分析結(jié)果還表明，聚丙烯的結(jié)晶程度會(huì)隨著混合超界CO2而增大”。

    此次研發(fā)是京都大學(xué)、京都市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所、王子制紙、三菱化學(xué)及DIC等五家公司，以“使以植物纖維素納米纖維強(qiáng)化的熱可塑性樹(shù)脂的實(shí)用化，使之應(yīng)用于汽車車身材料”為目標(biāo)實(shí)施的。

    現(xiàn)行的玻璃纖維強(qiáng)化熱可塑樹(shù)脂和熱硬化性樹(shù)脂的車身材料，在循環(huán)利用時(shí)存在玻璃纖維的廢棄處理問(wèn)題，“而來(lái)源于植物的纖維素納米纖維所擁有的可循環(huán)熱利用性(Thermal Recycle)是一個(gè)很大的長(zhǎng)處”。

    此次采用超臨界CO2的纖維素納米纖維強(qiáng)化聚丙烯復(fù)合材料發(fā)泡體，計(jì)劃2011年度達(dá)到的力學(xué)性能是：?jiǎn)挝恢亓刻砑?0％纖維素納米纖維的強(qiáng)化發(fā)泡體密度減為0.75g/cm3，重量減輕12％，同時(shí)彎曲彈性模量提高至原來(lái)的約2倍，彎曲強(qiáng)度也有所提高。