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目前螺旋压缩弹簧领域鲜见剑麻纤维增强复合材料的应用。为推动可持续工程，研究人员开展相关研究，采用长丝缠绕工艺制备弹簧，测得拉伸强度 66.74?MPa 等数据，经 FESEM、EDX 等分析，验证其适用于低强度场景，具轻量化等意义。
在工程领域，弹簧作为关键零部件应用广泛，传统金属弹簧虽性能稳定，但存在重量大、能耗高、不够环保等问题。随着可持续发展理念的深入，寻找轻量化、绿色环保的替代材料成为行业亟待解决的课题。剑麻纤维（Agave sisalana fiber）作为一种天然植物纤维，具有可再生、成本低、强度较高等特点，其增强复合材料在多个领域展现出应用潜力，然而将其用于螺旋压缩弹簧的研究却寥寥无几。在此背景下，开展剑麻纤维增强复合材料在螺旋压缩弹簧中的应用研究，对于推动弹簧领域的材料革新、促进可持续工程发展具有重要的现实意义。
为探索剑麻纤维增强复合材料在螺旋压缩弹簧中应用的可行性，相关研究人员开展了一系列研究工作。
研究中采用的主要关键技术方法包括：长丝缠绕工艺（用于螺旋压缩弹簧的 fabrication）、扫描电子显微镜（FESEM，用于观察复合材料的表面 morphology）、能量色散 X 射线光谱（EDX，用于分析复合材料的 elemental compositions）、差示扫描量热法（DSC，用于研究复合材料的 thermal events）、热重分析（TG，用于评估复合材料的 thermal stability），以及利用 SolidWorks 进行弹簧的 3D 模型构建和 ANSYS 进行有限元分析（FEA）。
复合材料性能表征结果
通过实验，测得复合材料试样的拉伸强度为 66.74?MPa，弯曲强度为 70.47?MPa，显示出一定的力学性能。FESEM 和 EDX 分析揭示了复合材料的表面形貌和元素组成，为了解材料的微观结构和成分分布提供了依据。DSC 分析表明，热事件的起始温度为 351.7?°C，结束于 392.8?°C，峰值下面积（代表吸收的能量）为 100.4?J/g，这反映了复合材料基体交联过程中涉及的热量。TG 分析显示，复合材料在约 30?°C 至约 300?°C 范围内具有稳定性，约 300?°C 时残留重量显著下降，表明材料发生分解。
螺旋压缩弹簧的设计与分析
研究人员通过长丝缠绕工艺设计并制备了螺旋压缩弹簧。利用 SolidWorks 开发了弹簧的 3D 模型，并通过 ANSYS 对其进行有限元分析。结果显示，在 35?N 载荷下，弹簧的最大刚度为 1.87?N/mm，验证了该材料在低强度应用中的适用性。
研究结论表明，剑麻纤维增强复合材料在螺旋压缩弹簧中的应用具有可行性，其力学和热性能在一定范围内满足低强度场景的需求，为传统金属弹簧的轻量化和环保替代提供了新的思路。讨论部分指出，尽管该研究取得了初步成果，但未来仍需优化纤维与基体的相互作用，进一步探索该复合材料在汽车行业轻量化悬挂系统、减振部件等生态友好型领域的应用潜力。该研究为可持续工程中复合材料的拓展应用奠定了基础，有助于推动相关行业向绿色、低碳方向发展。
