你永远不知道你过安检时,你身上哪件东西会为你招来关注。
不过不必担心,若未来某种尖端材料大规模应用于民生领域,以上这些尴尬状况将不复存在,它就是金属替代材料、可以让射线透过的碳纤维。
明日之星:碳纤维
碳纤维,含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,以“轻质高强”为突出特征,比重(1.8g/cm3)不到钢(7.8g/ cm3)的四分之一,强度却可以达到钢的5-10倍,即便与知名轻金属铝(比重2.7g/cm3)相比,轻盈度也在其之上。
此外,碳纤维还具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、减震性好、热膨胀系数低、高有效载荷等优良性能,有“黑色黄金”、“材料之王”的美誉,被人类寄予大规模取代金属材料、引领制造业未来的厚望。
在汽车业,轻量化可以带来更低的能耗、更小的磨损以及更顺畅的加速。根据相关技术评估,在汽车车身采用碳纤维,车体结构实现30%轻量化的情况下,1吨碳纤维可以得到50吨的减排效果;
风电行业,碳纤维复合材料风电叶片刚度高、质量轻,可减轻对主机和塔筒结构造成的荷载,显著提高设备使用寿命和发电效率;
航空航天领域,人类花费重金将卫星火箭送上天,即使重量只降低1g,其带来的资金节约也意义重大——这一幅幅美好图景,兼具轻、硬、强特质的碳纤维是目前人类发现最适宜的支撑材料。
然而,碳纤维材料有个显著缺点:成本高。原料(聚丙烯腈)昂贵、生产过程高耗能、前期设备耗资巨大、研发成本高昂,这都是碳纤维价格居高不下的原因。
当初,埃隆·马斯克制定SpaceX星际飞船计划时,也曾打算使用更轻、更坚固的碳纤维,但在其现实成本面前,即便富有如马斯克,也不得不放弃最初构想,转而使用冷金属。
高价值废弃物难题
得益于众所周知的特性,碳纤维与其他基体材料(树脂、金属或者陶瓷)复合后的碳纤维复合材料(CFRP)广泛应用于航空航天、风电叶片、汽车、建筑、体育等领域,但随着其规模化应用日益加深,问题随之而来——碳纤维复合材料废弃物飞速上涨。
碳纤维复合材料废弃物主要有两种来源:
一种是生产过程中产生的边角料、残次品等废料(制造过程的碳纤维报废率通常在30%-50%),另一种是服役到期后的报废材料。专家预测,到2034年,仅全球风机叶片就将产生22.5万吨以上碳纤维复合材料废弃物。
针对这些废弃物,传统的处理方法主要是焚烧或掩埋,但其焚烧后会产生大量烟尘和有毒气体,危害人类身体健康。
而掩埋方式则会严重破坏工业和农业用地,带来生态隐患和环保危机。目前包括我国在内的许多国家已明令禁止对碳纤维复合材料进行掩埋或焚烧。
如此高价值、高成本的碳纤维,将其粗暴丢弃也是对这一昂贵资源的极大浪费。相反,对其回收再利用将带来多重经济效益:
碳纤维复合材料废弃物回收过程保留了碳纤维大部分原始性能,使用再生碳纤维制作的材料部件仍然具备极高利用价值。此外,由于碳纤维复合材料制作过程会消耗大量能源,回收再利用本身已经大大减少了能源消耗。
与日俱增的碳纤维复合材料废弃物已成为碳纤维进一步应用和发展的瓶颈,全球正在加紧推进其回收再利用研究。
戴尔科技注意到珍贵的碳纤维废料被浪费的情况,与航空航天制造商合作,将不合格、多余或废弃的碳纤维切碎并制成颗粒,之后与塑料树脂混合制成组件,将其再利用到笔记本电脑上,使其更加轻盈坚固,同时这种材料也是可回收的。
除了将回收的碳纤维用于笔记本外壳,作为一家具有高度社会责任感的企业,戴尔科技同时还将环保的基因嵌入到企业级产品和解决方案上。
比如存储方面,戴尔第五代存储提供线内实时消重和压缩,用户可通过高数据缩减率降低实际落盘数据量,减少驱动器使用数量,并节约数据中心之间的传输带宽。
第五代存储高效的存储资源利用,可以降低电力及冷却资源的消耗,节省数据中心空间和资源占用,从而降低存储基础架构TCO,实现绿色环保及可持续发展。
PowerStore就是第五代存储的典范,它通过优化容量和性能简化存储管理,同时提供4:1的数据缩减率,其智能数据缩减功能时刻运行,且不会对性能造成影响。
此外,新一代PowerEdge服务器在设计之初就充分考虑到节能散热问题,通过独特设计的机箱、矢量风道设计和自适应散热技术实现了更高效地利用电力,其能效比前代产品提高高达60%。
再加上多重散热,PowerEdge服务器可自动将气流导向服务器最热的部分,从而更好地散热。
戴尔还提供统一能耗管理软件OpenManage Power Center,提高客户对服务器功耗的可见性和控制性。借助该软件,客户可针对不同的能耗事件设置自动化策略,实现系统对能耗事件的智能应对。
从笔记本到数据中心存储、服务器,戴尔科技始终从用户利益出发,帮助用户降本提效,打造绿色可持续数据中心,同时也为人类和地球带来积极持久的社会影响。