在交通出行與基礎設施建設項目中，輕量化設計、耐用性和可持續(xù)性已成為關鍵考量標準，片狀模塑料（SMC）和團狀模塑料（BMC）復合材料憑借其靈活的設計性和優(yōu)異的可持續(xù)性能，正日益成為金屬和熱塑性材料的替代選擇。生命周期評估（LCA）雖是量化環(huán)境影響的基準方法，但復合材料的評估結果仍受配方、加工工藝、使用階段假設及生命周期末期處理方案的顯著影響。因此，本研究采用 “熱點分析” 法，旨在識別生命周期各階段的主要影響因素，而非對不同材料進行絕對的優(yōu)劣排名。

列車內部窗框的二氧化碳排放量（全球變暖潛勢）：使用階段對結果影響顯著

汽車發(fā)動機罩的二氧化碳排放量（全球變暖潛勢）：零部件生產及配套涂裝工序的影響更為突出

研究方法

本研究以全生命周期對比型生命周期評估為設計框架，覆蓋生產制造、運輸、使用階段及生命周期末期處理全流程，設定通用歐洲場景為能源與使用服務基準，研究對象包括汽車發(fā)動機罩、列車內部窗框、固定式電氣柜等產品。研究團隊基于 SMC/BMC 聯(lián)盟成員提供的工業(yè)數(shù)據(jù)開展建模分析，參照歐盟環(huán)境足跡指令（ILCD）和產品環(huán)境足跡（PEF）相關建議選取環(huán)境影響評價類別，包括非生物資源耗竭、全球變暖潛勢、光化學臭氧生成潛勢等，并通過敏感性分析識別對結果影響最大的關鍵參數(shù)。

所有選定環(huán)境影響類別歸一化分析：涂裝工序是造成環(huán)境影響的主要因素

結果與熱點分析

在玻璃纖維增強型 SMC 和 BMC 各類配方中，基體材料對全球變暖潛勢的貢獻占比顯著更高，而不同配方的差異相對較小。這一結果證實，配方的選擇與材料品類的選擇具有同等重要的決定性作用。

在多個移動應用場景中，使用階段的環(huán)境影響占據(jù)主導地位。在軌道交通和汽車這類長使用壽命領域，這一特征尤為突出，其使用階段的環(huán)境影響往往遠超材料生產制造階段的影響；對于行駛里程可達數(shù)百萬公里的軌道交通應用而言，即便是小幅的輕量化設計，也能產生顯著的累計環(huán)境效益。

研究還發(fā)現(xiàn)，與金屬材料相比，復合材料的多層涂覆工藝會產生額外的環(huán)境影響。這一結論也凸顯了在選擇結構材料的同時，考量表面處理工藝的重要性。

生命周期末期的建模分析涵蓋機械回收、水泥窯協(xié)同處理及能量回收三種方式。針對 SMC 材料，通過新配方中的填料替代或其他下游應用實現(xiàn)的替代效益，進一步提升了復合材料回收技術的環(huán)境價值。

敏感性分析

研究團隊開展敏感性分析，評估零件尺寸、壁厚等參數(shù)對環(huán)境影響的作用。結果顯示，當壁厚從 3 毫米增加至 5 毫米時，SMC/BMC 復合材料相對金屬材料的環(huán)境優(yōu)勢有所減弱，但并未逆轉整體趨勢。這表明在典型的工業(yè)設計范圍內，本研究結論具有可靠性。

分析結果證實，SMC 和 BMC 復合材料能實現(xiàn)極具競爭力的環(huán)境效益。在材料應用過程中，集成多功能設計、減少零件數(shù)量、優(yōu)化產品設計的作用，與材料本身的固有性能同等關鍵。這也意味著，針對復合材料的環(huán)境評估應結合具體應用場景開展專項分析，而非進行籠統(tǒng)的材料對比。

來源：JEC