香蕉纤维增强复合材料的研究空白与新兴趋势：一项综述性研究

《Results in Materials》：Research gaps and emerging trends in banana fiber-reinforced composites: A scoping review

　　伊万·塞巴加拉|萨姆森·鲁瓦维雷
布西特马大学工程与技术学院聚合物、纺织与工业工程系，邮政信箱236，托罗罗，乌干达

**摘要**
本文系统地梳理了关于香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）的现有研究，以识别性能趋势、方法学差异以及关键的知识空白。对2020年至2025年间发表的112项研究的分析表明，碱性处理（5-10% NaOH）可使拉伸强度提高15-42%，而硅烷处理则能增强界面结合力达30%。所用基材主要为聚丙烯、环氧树脂和PLA，最佳纤维含量介于20-40%之间。机械性能趋势显示，根据纤维处理方式、取向和加工技术的不同，拉伸强度范围在45-210 MPa之间。然而，仅有少数研究评估了长期耐久性，且不到5%的研究报告了标准化测试方案。化学改性后，热稳定性通常提高了8-25%，但生物降解性和生命周期性能仍待进一步探索。证据映射显示，在可扩展性、防潮性优化、纤维与生物可降解聚合物的相容性以及工业级工艺标准化方面存在显著缺口。本研究为未来的BFRCs研究提供了结构化框架，并指出了推动高性能、可持续复合材料发展的机会，这些复合材料符合循环经济的目标。

**1.0. 引言**
对可持续材料的需求推动天然纤维成为复合材料研究的前沿，其中香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）因其可再生性和环保特性而受到关注。香蕉纤维来自热带地区的丰富假茎，其纤维素含量约为60-65%，具有400-800 MPa的较高拉伸强度和1.3-1.5 g/cm3的低密度，非常适合应用于汽车、建筑、海洋、航空航天和体育产业。其生物降解性以及与循环经济原则的契合性使得BFRCs成为玻璃等合成纤维的可行替代品，有助于实现全球可持续发展目标。近年来关于香蕉纤维增强复合材料的综述文章主要旨在整合有关其机械性能、热性能、可持续性、环境影响、加工及混合化以及应用方面的知识，同时指出关键挑战和未来研究方向（见表2）。例如，相关研究总结了BFRCs的机械性能（拉伸、弯曲、冲击）和热性能的改进，探讨了纤维含量、表面处理及混合化的影响。还有一些研究强调了香蕉纤维作为环保、可生物降解且低成本的替代品在解决合成纤维相关环境问题方面的作用，并介绍了加工/制造技术（如手工铺设、压缩成型）以及纤维配置、长度和方向对复合材料性能的影响。此外，这些综述还强调了BFRCs在汽车、建筑、包装和摩擦学领域的应用潜力。

**2.0. 首要研究内容**
2.1. 首要研究方法
该综述评估了2020-2025年间发表的关于香蕉纤维增强复合材料的同行评审研究，考虑了研究设计（实验、分析或模拟）、样品制备步骤、控制变量和数据分析方法等参数。比较评估重点关注重复性、有效性和与行业标准的契合度。
2.2. 优化加工技术
通过分析影响复合材料质量的处理变量相关研究，综述探讨了BFRCs的预测模型、复合材料混合化、成型类型及加工设备，以及人工智能和机器学习在性能优化中的应用。
2.3. 材料性能与表征
通过文献研究机械（拉伸、弯曲、冲击）、热（热分析TGA、DSC）和形态（XRD、SEM、FTIR）性能。评估参数包括性能提升趋势、纤维-基材界面行为及结果统计可靠性。
2.4. 高性能应用与工业应用
基于案例研究和行业报告进行评估，考虑了可扩展性、成本效益分析、耐久性、环境性能、可制造性、符合行业标准的情况以及商业化挑战。采用技术成熟度（TRLs）来评估应用准备情况。
2.5. 纤维表面处理与改性
文献中涵盖了化学（碱性、硅烷）、物理（等离子体、电晕）和生物处理方法。评估参数包括处理浓度、时间、温度对纤维粗糙度的影响，以及界面结合力和机械性能的改善情况。
2.6. 制造技术
综述研究了传统和先进的制造方法，如压缩成型、注射成型、3D打印、树脂转移成型、挤出和手工铺设。评估参数包括加工温度、压力要求、循环时间、模具、缺陷形成、材料兼容性和能耗。

**3. 研究趋势与挑战**
尽管对香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）的兴趣日益浓厚，现有研究仍存在碎片化现象，主要局限于描述性内容，且在方法学一致性、性能不确定性和阻碍工业应用的差距方面的分析不足。本研究通过系统分析证据，揭示了被忽视的局限、新兴机会和未来研究方向。研究基于这样一种假设：结构化的证据映射方法能揭示当前综述未能发现的隐藏问题。鉴于现有BFRC文献中方法学的不一致性和分析深度的局限性，本研究旨在系统地梳理证据，以明确性能趋势，暴露未解决的问题，并确定优先研究方向，从而为科学理解BFRCs行为提供严谨的结构化综合，并指导未来的实验、优化和工业规模开发。

**3.1. 十年来香蕉纤维应用的显著进展**
近年来，香蕉纤维的提取、加工和应用取得了显著进展（见表1），使其从农业废弃物转变为多种行业的宝贵资源。时间线突出了过去十年中香蕉纤维使用的主要发展和趋势，包括技术改进和应用领域的扩展：
- 2015-2018年：早期综述认为香蕉纤维是合成纤维的可持续替代品，具有卓越的拉伸强度和环境效益；
- 2019-2021年：研究重点在于改进提取方法（机械和化学方法）、提升纤维性能，并拓展应用至汽车、建筑和包装行业；
- 2022-2023年：创新包括化学和微生物处理，进一步提升机械和功能性能，使香蕉纤维更适合技术纺织品、增强复合材料和生物医学用途；
- 2024-2025年：研究强调通过低成本机械化提取、先进表面改性将其整合到高价值产品（如轻质纺织品、生物塑料和功能性食品包装）中，同时关注循环经济模式和农村生计改善。

**3.2. 首要研究差距**
本节综合并批判性地评估了近期文献中发现的香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）的研究缺口。这些缺口分为纤维质量和工艺、材料性能与表征、技术经济性和生命周期分析以及应用和可扩展性等方面（见表7）。每项缺口均结合2020-2025年的相关文献进行讨论，以强调其重要性和为未来研究指明方向。

**表7. 主要研究缺口**
| 缺口 | 描述 | 参考文献 |
|-------------------|---------------------------------|-----------------------------------|
| 缺口1 | 先进表征技术有限 | [3], [6] |
| 缺口2 | FTIR和XRD在分析纤维结构、结晶度及处理效果方面应用不足，阻碍了机械性能和基材兼容性的优化 | |
| 缺口3 | 纤维质量因植物品种、提取方法和环境条件的不同而变化，导致高性能复合材料设计复杂化 | [49], [89] |
| 缺口4 | 高加工成本（如碱处理和硅烷处理）增加生产成本，降低经济竞争力 | [5], [90] |
| 缺口5 | 纤维亲水性导致与聚丙烯等疏水性基材的结合力弱，降低复合材料强度和耐久性 | [91], [92] |
| 缺口6 | 技术经济模型不足 | |
| 缺口7 | 成本降低策略（如局部加工或酶法制浆）应用有限，未能充分利用香蕉假茎资源 | [5] |
| 缺口8 | 关于防湿涂层和耐紫外线基材的研究不足，影响户外应用 | [91] |

**结论**
香蕉纤维在可持续性、机械性能和替代合成纤维方面的潜力日益受到认可，但在纤维质量和提取方法方面的变异性影响了可重复性和可扩展性。现有研究未能涵盖BFRCs的全面概况，导致难以系统理解其各个方面。因此，解决这些基础问题是实现香蕉纤维增强复合材料可靠大规模应用的关键。这些方法有助于确定最佳参数，例如在经过6%氢氧化钠（NaOH）处理和3-4wt%红泥填充剂的香蕉/剑麻复合材料中实现65.52 MPa的拉伸强度和72.58 MPa的弯曲强度[39]，或者在[40]中证明通过添加5%纳米SiO2和19 MPa的压力将冲击强度提高到35.33 kJ。近期文献的一个主要优点在于其稳健的实验设计以及多目标优化框架的整合，这些方法减少了材料浪费和能源投入，同时为可持续复合材料的发展提供了可复制的模型。使用香蕉与椰壳纤维、剑麻或工业填充剂的混合以及表面改性技术显著提高了机械性能，一些研究报道拉伸强度提高了多达22%，弯曲和冲击性能也有显著提升[41][42]。此外，人工神经网络（ANN）和其他预测模型的应用提高了性能预测的准确性，某些模型对机械强度的预测准确率超过95%[40]。这些进步通过提供更清洁的生产策略并展示了香蕉纤维复合材料在苛刻应用中的可行性，为该领域做出了贡献。下表3可视化了来自最新研究的数据，突出了加工方法的多样性、参数优化以及相应的机械结果。这一可视化结果强调了需要更广泛、标准化和可扩展的方法，以及对耐久性和特定应用测试的更多关注。该表还指出现有研究的碎片化特性，大多数研究仅关注孤立参数，缺乏全面、可扩展和以应用为导向的优化。

表3. 香蕉纤维复合材料研究的加工方法、优化措施及其差距的比较

| 加工方法 | 关键优化参数 | 机械结果 | 显著差距 | 参考文献 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 压缩成型 | 纤维/基体比例（65:35）、纤维长度（10 mm）、香蕉/椰壳比例（75:25）、田口L9实验设计、方差分析（ANOVA） | 改进了拉伸、压缩、冲击和弯曲性能 | 仅限于实验室规模，缺乏长期耐久性数据 [43] |
| 湿法铺网、化学/伽马处理 | 纤维截面、基体类型、碱/伽马/防水处理 | 碱处理：拉伸强度提高71%，弯曲强度提高87%；伽马处理：拉伸强度提高30%，弯曲强度提高35%；吸水性降低63% | 无工业可扩展性，环境测试有限 [44] |
| 高压釜、热压 | 纤维含量（10-30%）、温度（131-141°C）、压力（3-6 MPa）、响应面方法（RSM） | 最佳条件：30%纤维，135°C，4.3 MPa → 良好的机械性能 | 仅关注短期性能，缺乏实际应用验证 [45] |
| 压缩成型 | 香蕉/椰壳比例%、碱百分比、压力、温度、灰色关联分析（Grey Relational Analysis）、人工神经网络（ANN） | 混合使用20%香蕉/15%椰壳/5% NaOH/16 MPa/100°C → 最大强度 | 无先进的加工技术，缺乏特定应用的数据 [46] |
| 微波处理 | 纤维类型、混合比例、加工温度 | 混合剑麻/香蕉：拉伸强度22.8 MPa，弯曲强度15.9 MPa，冲击强度254 J/m | 该技术研究不足，需要标准化 [47] |

然而，如表3所示，仍存在一些弱点和研究空白：大多数研究仅局限于实验室规模的制造方法（如手工铺设或压缩成型），对工业生产的标准化和可扩展性关注较少[46]。优化工作通常集中于一小部分参数上，很少考虑纤维处理、基体选择和加工条件之间的复杂相互作用。尽管有证据表明水分会降低2%的拉伸强度但会增加2.7%的弯曲强度[48]，但长期耐久性、抗湿性和实际条件下的环境性能仍需进一步探索。此外，先进加工技术和针对特定应用的调整（例如振动阻尼或热稳定性）很少被提及。解决这些空白对于将实验室成果转化为具有工业可行性的高性能、环境抗性的香蕉纤维增强复合材料至关重要。

2.3 材料性能与表征
尽管香蕉纤维增强复合材料具有诸多优势，但由于对其材料性能的理解和表征方面的研究空白，这类复合材料从实验室研究向广泛工业应用的转化受到阻碍。这些空白源于天然纤维的固有变异性、纤维-基体相互作用的复杂性以及缺乏标准化的性能评估协议[49][50][51]。研究表明，在优化条件下（例如15 wt%纤维、2 wt%纳米氧化铝、15 mm纤维长度和5% NaOH处理），香蕉纤维增强复合材料可以达到显著的机械性能，拉伸强度可达61.7 MPa，弯曲强度可达108.5 MPa，冲击强度可达19 J[41]。与玻璃或碳纤维的混合以及碱处理和等离子体表面处理进一步提升了机械和热性能，弯曲强度可达到253 MPa，阻燃性能也有显著提高，极限氧指数超过20.8%[52][53][54]。然而，仍存在一些弱点：香蕉纤维增强复合材料的机械性能高度依赖于纤维长度、取向、化学处理和基体相容性，导致研究结果不一致。吸水性是一个关键问题，在某些纤维取向下吸水率可高达45%，从而导致尺寸不稳定和机械性能下降[48][50][55]。此外，高级表征技术在理解香蕉纤维增强复合材料方面至关重要，例如扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和断裂测试等。需要进一步探索包括人工智能（AI）和/或机器学习（ML）在内的预测分析方法，以实现对香蕉纤维增强复合材料性能的简便有效预测和优化。

表4. 高级表征方法及其在香蕉纤维增强复合材料研究中的潜在应用示例

| 方法 | 目的 | 应用示例 |
| --- | --- | --- |
| FTIR、SEM、XRD | 表面化学、形态、结晶度、处理效果、界面研究 |
| DMA、QLI、断裂测试 | 黏弹性、阻尼、失效机制 |
| FEM、RVE建模 | 承载能力、耐久性分析 |
| 预测模拟、失效区域映射 | 界面优化 |
| 热学、力学、防火和耐磨性能 | 纳米氧化铝、纳米纤维素、二氧化硅 |

在香蕉纤维增强复合材料的材料表征标准和深度方面存在明显差距。尽管研究采用了多种机械测试（拉伸、弯曲、冲击、动态力学分析），但在最佳测试条件、纤维含量和处理协议方面缺乏共识，这使得跨研究比较变得困难[41][49][51]。先进的建模和模拟方法（如有限元分析和代表性体积元素（RVE）建模）在预测复合材料行为和识别易失效区域（尤其是在纤维-基体界面）方面显示出潜力，但其准确性受到高质量、标准化实验数据缺乏的限制[56]。此外，根据[49][53]，热稳定性和防火性能数据有限，而且长期环境暴露（包括湿度和温度循环）的影响尚未得到充分研究，而这些因素对实际应用至关重要。

这些研究空白直接限制了香蕉纤维增强复合材料在工业环境中的可扩展性和可靠性。无法保证在变化的环境条件下始终如一的机械和热性能，这降低了制造商和最终用户的信心。缺乏稳健的、标准化的表征协议也阻碍了监管审批和设计规范的制定，使得香蕉纤维增强复合材料只能应用于边缘或次要领域，而无法在主要结构中发挥作用。如果不解决这些问题，特别是在水分管理、纤维-基体相容性和高温性能方面，尽管香蕉纤维增强复合材料具有可持续性优势，但其潜力仍无法得到充分挖掘。

2.4 香蕉纤维增强复合材料的长期耐久性和环境稳定性
香蕉纤维增强复合材料在现实世界中的应用受到其耐受环境应力（如水分、紫外线辐射、温度变化和生物降解）能力的限制[48][57][58][59][60]。尽管在优化条件下，香蕉纤维增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度显著提高（例如拉伸强度达61.7 MPa，弯曲强度达108.5 MPa，冲击强度达19 J[41]），并且热稳定性可达220-275°C[59][61][62]，但它们的水吸收性很强，这会导致纤维膨胀、基体脱粘和机械性能下降[48][57][58][59][60][64]。此外，香蕉纤维的亲水性使得复合材料容易吸收水分，从而加速降解过程[59][60][64][66]，同时纤维-基体粘附力差也是一个挑战，尤其是在环境应力下。纤维质量、加工过程和复合材料配方的变化也会导致结果不一致，增加了标准化的复杂性[67]。目前关于这些复合材料在长期暴露下的性能数据仍然有限[57][59][60]，缺乏模拟综合环境应力（包括水分、紫外线和温度）的标准测试协议[57][67]，对降解分子机制的理解也不足[66]。在实现工业规模上均匀的纤维分散和稳定的界面粘结方面仍存在挑战[63]。还需要进行生命周期评估和成本效益分析，以支持大规模应用[59]。

表5. 影响香蕉纤维增强复合材料长期耐久性的因素及其研究局限性

| 因素 | 积极影响 | 局限性 |
| --- | --- |
| 纤维处理 | 减少吸水并改善粘结 | 在恶劣条件下效果不佳 |
| 混合使用 | 提升机械/热性能 | 长期数据有限，加工过程复杂 |
| 添加纳米填料 | 提高强度和阻燃性 | 分散性挑战明显，老化效应不清晰 |
| 环境测试 | 确定降解途径 | 主要为短期研究，缺乏实际应用模拟 |

基于以上证据，水分和紫外线暴露是最主要的威胁，除非通过化学处理或混合使用来缓解，否则会导致性能迅速下降。混合和纳米复合材料策略显示出潜力，但需要进一步研究以确认其在多年使用中的有效性；同时标准化和实际应用验证的缺乏使得行业难以预测使用寿命和确保安全性。因此，缺乏可靠的长期耐久性和环境稳定性数据，尤其是在真实的多因素条件下，限制了香蕉纤维增强复合材料在关键应用中的广泛应用。如果没有标准化的协议、深入的机制理解以及可扩展的防潮和抗紫外线解决方案，香蕉纤维增强复合材料将无法在苛刻环境中可靠地替代合成复合材料。因此，解决这些挑战对于充分发挥香蕉纤维增强复合材料的潜力至关重要。

2.5 香蕉纤维与多种基体的相容性
尽管香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）具有高纤维素含量、低成本和可生物降解等优点，但由于香蕉纤维的亲水性，其与疏水性聚合物基体的界面粘结效果较差，导致机械性能和耐久性不佳[64][66]。研究表明，使用碱、丙烯酸或甲基丙烯酸酯等表面处理以及添加相容剂可以改善纤维-基体粘附性，从而提高拉伸、弯曲和冲击性能[64][68]。与其他纤维（如剑麻、玻璃、椰壳或大麻）的混合使用可以进一步提升机械和热性能，而使用基于生物的基体符合可持续性目标[11][66]。一些研究（如[11][64]）报告，在最佳纤维含量和处理条件下，机械性能可提高50%。尽管取得了这些进步，但仍存在一些弱点：纤维性能的变异性、纤维-基体粘附力的不稳定性以及吸水性等问题尚未得到解决[64]。大多数研究集中在机械性能上，关于长期耐久性、疲劳性能和在生物树脂基体中的性能的研究较少[69]。缺乏标准化的加工方法以及对于纤维处理和混合处理对复合材料性能影响的理解不足，也限制了其可扩展性[66]。实验和数值研究证实，纤维-基体界面是失效的最关键区域，应变集中会导致脱粘和强度下降[56]。表面改性和相容剂的使用可以缓解这些问题，但如果不得当，也可能降低纤维完整性[66]。虽然混合复合材料显示出潜力，但纤维组成和取向对性能的影响尚未完全了解，且热稳定性并不总是得到改善[66][69]。尽管表面处理和混合使用带来了改进，但纤维成分和取向对性能的影响尚未完全理解，且热稳定性并不总是得到提升[66][69]。通过系统研究纤维处理、基体选择和实际应用性能来弥补这些差距，对于香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）从实验室研究向工业实践的转变至关重要。文献表明，热固性（环氧树脂、聚酯、聚氨酯、酚醛）和热塑性（聚乙烯、聚丙烯、PVC、聚苯乙烯、PLA、TPS）基体已被广泛用于BFRCs [8], [16], [44], [70], [71], [72], [73], [74]。环氧树脂和聚酯是最常用的基体，具有优异的机械性能，但存在湿度敏感性问题；在聚酯的情况下，其强度低于环氧树脂 [44], [71]。像聚乙烯和聚丙烯这样的热塑性材料因其加工性和可回收性而受到重视，但需要使用马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）等增容剂来解决与香蕉纤维之间的亲水-疏水不匹配问题 [16]。基于生物聚合物的基体（如PLA、热塑性淀粉和丙烯酸化环氧大豆油（AESO）的热固性材料）因其可持续性而受到关注，尽管它们经常面临湿度敏感性和成本方面的挑战 [8], [73]。混合基体和复合材料正在被研究，以结合不同聚合物的优势并针对特定应用定制性能，但这带来了加工和界面相容性的新复杂性 [69], [70]。表8显示的基体多样性反映了在机械性能、环境影响和成本之间寻找平衡的持续努力。总体而言，BFRCs的基体选择范围广泛，包括传统热固性和热塑性材料以及新兴的生物聚合物和混合系统。每种基体类型都有其独特的优势和挑战，尤其是在与香蕉纤维的相容性方面。湿度敏感性、界面粘附性和加工限制等持续存在的问题强调了继续研究的必要性，特别是在生物聚合物基体和混合系统方面，以实现BFRCs在实际应用中的大规模采用。

2.6 香蕉纤维增强复合材料的混合化
将其他天然纤维（如大麻、肯纳夫、黄麻、竹子和椰子）和纳米材料（包括纳米黏土、纳米氧化钛、纳米碳酸钙和金属氧化物纳米颗粒）整合到BFRCs中，已被广泛探索以增强其机械、热学和功能性能。混合化和纳米材料的添加显示出显著的改进：例如，含有6 wt%纳米氧化钛的香蕉和大麻纤维复合材料获得了最高的机械强度，而在香蕉-肯纳夫复合材料中加入7 wt%的纳米碳酸钙则提高了最大的弹性和承载能力 [75], [76]。这些进展使拉伸强度、弯曲强度和冲击强度提高了多达50%，并显著降低了吸水性，提高了耐久性 [69], [76], [77]。表9展示了香蕉纤维增强复合材料的混合化方法及其相较于单一BFRCs的关键性能改进。

表9. 显示了BFRCs中使用的基体类型及其优缺点。

| 基体类型 | 典型示例/变体 | 主要优点 | 主要缺点/挑战 | 参考文献 |
|--------------|----------------------|------------------|------------------|--------------------------|
| 环氧树脂 | 标准型、改性型、混合型 | 高拉伸/弯曲强度，良好粘附性 | 吸湿性，成本高，脆性断裂 | [44], [71], [74] |
| 聚酯 | 不饱和聚酯（UPE） | 良好的机械性能，成本效益高 | 强度低于环氧树脂，吸水性强 | [44], [71], [72] |
| 聚氨酯 | 主要用于混合和可持续复合材料 | 柔韧性，抗冲击性 | 与香蕉纤维的相容性研究有限 | [8] |
| 酚醛 | 用于某些可持续FRP应用 | 耐火性，热稳定性 | 脆性，加工复杂 | [8] |
| 聚乙烯 | 高密度（HDPE）、低密度（LDPE） | 改善的冲击/弯曲性能，易加工 | 疏水性，初始粘附性差 | [56] |
| 聚丙烯 | 标准型，生物基型，添加MAPP增容剂 | 良好的加工性，通过MAPP改善 | 疏水性，需要增容剂 | [16], [70] |
| 聚氯乙烯（PVC） | 用于某些NFPCs | 耐化学性，耐用性 | 环境问题，研究有限 | [70] |
| 聚苯乙烯 | 用于某些NFPCs | 轻质，易加工 | 脆性，相容性有限 | [70] |
| 聚乳酸 | 可生物降解的热塑性材料 | 生物降解性，中等强度 | 吸湿性，成本较高 | [8], [70] |
| 热塑性淀粉 | 木薯淀粉，增塑淀粉 | 可生物降解，与纤维粘附性好 | 吸湿性，机械强度较低 | [16] |
| 丙烯酸化环氧大豆油（AESO） | AESO，MI-AESO，MI-MAESO | 高生物基含量，弯曲强度 | 吸水性，商业应用有限 | [73] |
| 聚酰胺（尼龙） | PA46，生物基变体 | 良好的机械性能 | 加工温度限制 | [70] |
| 混合基体 | （例如，环氧树脂/聚酯，生物基/合成材料混合物） | 定制性能，改进的性能 | 接口复杂性，成本较高 | [44], [69] |

2.6. 香蕉纤维增强复合材料的混合化
将其他天然纤维（如大麻、肯纳夫、黄麻、竹子和椰子）和纳米材料（包括纳米黏土、纳米氧化钛、纳米碳酸钙和金属氧化物纳米颗粒）整合到BFRCs中，已被广泛探索以增强其机械、热学和功能性能。混合化和纳米材料的添加显示出显著的改进：例如，含有6 wt%纳米氧化钛的香蕉和大麻纤维复合材料达到了最高的机械强度，而在香蕉-肯纳夫复合材料中加入7 wt%的纳米碳酸钙则提高了最大的弹性和承载能力 [75], [76]。这些进展使拉伸强度、弯曲强度和冲击强度提高了高达50%，并显著降低了吸水性，提高了耐久性 [69], [76], [77]。表9展示了香蕉纤维增强复合材料的混合化方法及其相较于单一BFRCs的关键性能改进。

表9. 显示了BFRCs中的混合化方法、基体及关键性能改进。

| 混合成分 | 基体/填料 | 主要改进 | 显著结果 | 参考文献 |
|------------|-------------------|------------------|----------------------------------|------------------------------|
| 香蕉 + 肯纳夫 + 纳米碳酸钙 | 环氧树脂, 纳米碳酸钙 | 弹性，延展性，承载能力 | 7 wt% 纳米碳酸钙：最高弹性，延展性，承载能力最高 | [76] |
| 大麻 + 香蕉 + 竹子 | 环氧树脂, 纳米碳酸钙 | 弯曲性能，层间剪切强度，拉伸强度，冲击强度 | 弯曲：133 MPa，剪切：18.17 MPa，冲击：307.93 J/m | |
| 香蕉 + 大麻 + 纳米二氧化钛 | 环氧树脂, 纳米二氧化钛 | 弹性模量，拉伸失效应变 | 6 wt% 纳米二氧化钛：最高强度，失效应变提高1.5倍 | [75] |
| 香蕉 + S-玻璃 + 纳米二氧化硅 | 聚酯, 纳米二氧化硅 | 拉伸强度，弯曲强度，模量 | 随纳米二氧化硅含量和堆叠方式优化 | |
| 香蕉 + 黄麻 + 罗望子壳粉 | 环氧树脂, 纳米二氧化硅 | 拉伸强度，弯曲强度，冲击强度 | 20% 黄麻：拉伸强度↑24.6%，弯曲强度↑27.9%，冲击强度↑39.1% | |
| 香蕉 + 菠萝（不同比例） | 环氧树脂 | 机械性能，润湿性，吸水性 | 混合材料：强度更高，吸水性更低 | |
| 香蕉 + 玻璃纤维 | 聚丙烯 | 抗冲击能量吸收，整体冲击性能 | 混合材料：比纯香蕉纤维吸收能量更高 | |
| 香蕉 + 木瓜 + 硅纳米颗粒 | 环氧树脂, 硅 dioxide | 拉伸强度，弯曲强度，冲击强度 | 2 wt% 硅 dioxide：拉伸强度83 MPa，弯曲强度104 MPa，冲击强度8.4 kJ/m2 | |
| 香蕉 + 椰子 + Prosopis juliflora树皮 | 环氧树脂 | 拉伸强度，弯曲强度，冲击强度 | 碱处理：整体机械性能提升 | |
| 假香蕉（Enset纤维） + ZnO纳米颗粒 | 聚乳酸 | 整体拉伸强度，迁移性， barrier性能 | 6.7% ZnO和6% Enset纤维：机械性能和迁移性提升 | [93] |
| 香蕉 + 米壳 + 碳纳米管 | 环氧树脂, 碳纳米管 | 拉伸强度，弯曲强度，硬度 | 1% 碳纳米管：拉伸强度46.5 MPa，弯曲强度59.7 MPa，硬度88.5 | |

尽管取得了这些有希望的结果，但仍存在几个关键的研究缺口，限制了BFRCs在实际应用中的大规模采用。首先，完全基于生物材料的BFRCs的发展仍然有限，尤其是使用生物树脂的GFRCs。大多数研究集中在与合成树脂的混合或部分生物基系统上，这限制了这些材料的环境效益和市场潜力 [69]。其次，关于BFRCs的长期耐久性（特别是疲劳、耐火性和实际环境条件下的性能）的数据缺乏。例如，虽然混合化和纳米材料的添加可以改善短期机械和热学性能，但它们对长期稳定性、老化和降解的影响尚不完全清楚 [76], [78]。这一缺口削弱了在结构、汽车或包装应用中部署BFRCs的信心，因为这些领域对长期可靠性有严格要求。另一个主要挑战是实现纤维、纳米材料和聚合物基体之间的最佳界面相容性。添加纳米材料（如纳米黏土或金属氧化物）可以增强界面粘结和载荷传递，从而提高压缩性能和能量吸收性能可达两倍 [77], [79]。然而，这些修改也可能引入脆性或降低拉伸性能，其效果高度依赖于纳米材料的类型、浓度和分散方式。此外，多纤维和纳米材料组合的协同效应难以预测，往往导致性能不一致或不佳 [76], [78]。缺乏标准化的加工方法以及主要以实验室规模生产的现状进一步阻碍了这些发现向工业生产的转化 [76], [80]。最后，将纳米材料纳入BFRCs的安全性和环境影响尚未完全了解。虽然纳米材料可以显著提升复合材料性能，但仍存在对其潜在毒性、环境持久性和监管接受度的担忧。关于纳米材料增强BFRCs的生命周期评估、可回收性和报废管理的文献较少，这为广泛采用带来了额外障碍 [54], [69]。解决这些缺口需要跨学科研究、标准化的测试协议以及关注可扩展、环保的加工技术。

2.7 技术经济（TEA）和生命周期分析
尽管香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）的机械、热学和环境性能已得到广泛研究，但在技术经济（TEA）和生命周期分析（LCA）领域仍存在重大研究缺口，这对于实际应用至关重要。这些缺口的背景是由于汽车、建筑和电子等行业对可扩展、成本效益高且环境友好的材料的需求，BFRCs可以在这些领域替代传统塑料和纤维 [63], [81], [82]。大多数关于BFRCs的研究集中在机械、热学和环境性能上，仅间接提及经济可行性。例如，一些研究强调了香蕉纤维的低成本、可再生性和生物降解性，表明它们作为汽车、建筑和包装行业可持续替代品的潜在经济性 [4], [69], [83]。然而，这些工作主要从定性角度讨论成本效益，如利用农业废弃物和降低材料成本的潜力，而没有提供详细的成本建模或全面的技术经济评估。表6中的文献综述证实，虽然承认了包括香蕉纤维增强在内的生物聚合物复合材料的经济可行性和市场潜力，但大多数研究并未进行严格的技术经济分析。例如，Abdulrahman等人的综述指出需要评估工业应用的成本效益，并提到了芭蕉纤维颗粒的商业可行性，但没有专门针对BFRCs进行技术经济分析 [83]。同样，其他研究[4], [69]提到了成本降低和环境效益的潜力，但缺乏定量经济分析或生命周期成本比较。

表6. 显示了BFRC研究中经济分析的覆盖范围。

| 研究焦点 | 解决的经济方面 | 是否进行直接TEA | 参考文献 |
|-------------|----------------------|-----------------|---------------------------|
| 机械/环境性能 | 是 | 否 | [4], [69] |
| 定性成本效益 | 否 | [4], [69] |
| 市场/行业回顾（生物聚合物复合材料） | 商业可行性，市场规模 | 否（仅一般性描述） | [83] |
| 生命周期/环境影响 | 成本降低潜力 | 否 | [83] |
| 与其他天然纤维的比较分析 | 成本效益，可持续性 | 否 | [84] |
| 混合复合材料开发 | 可负担性，本地资源利用 | 否 | [69], [85] |
| 工业应用潜力 | 适用于汽车、建筑、包装 | 否 | [69], [84], [85] |

除了分析BFRCs的性能外，BFRC研究的另一个优势是其在环境方面的益处。LCA研究表明，增加复合材料中的香蕉纤维含量可以通过减少高影响聚合物（如HDPE）的使用来降低环境影响，从而降低能耗（天然纤维为4 MJ/kg，玻璃纤维为30 MJ/kg）和温室气体排放 [63], [82]。此外，使用未经处理或机械梳理的纤维可以进一步减少环境影响，因为不需要化学处理 [82]。然而，这些环境效益往往以牺牲机械性能为代价：较高的纤维含量会降低热稳定性和机械强度，刚性只有轻微提升 [81], [82]，这限制了BFRCs在承重或高性能应用中的使用。技术经济分析仍然有限且零散。虽然一些研究强调了利用农业废弃物的成本效益和循环经济整合的潜力，但缺乏包括加工、可扩展性和报废考虑在内的全面成本建模 [81], [82]。缺乏标准化的LCA和经济评估方法进一步复杂化了直接比较和工业决策。此外，大多数研究仅在实验室规模进行，很少有研究解决放大生产中的挑战，如纤维-基体相容性、工艺优化和质量控制。缺乏稳健的比较性技术经济和生命周期分析显著阻碍了BFRCs的大规模采用。在没有明确的成本竞争力、环境权衡和工业条件下的性能数据的情况下，制造商在投资和监管合规方面面临不确定性。例如，尽管LCA结果很有前景，但在较高纤维含量下的机械性能下降和缺乏工业规模工艺验证限制了BFRCs作为合成材料替代品的信心 [63], [81], [82]。

2.8 高性能应用和工业采用
BFRCs在可持续性方面表现出色，利用了丰富的农业废弃物（每吨香蕉果实可产生约四吨富含纤维的生物质），并支持循环经济原则 [63]。当与其他纤维或纳米填料混合时，它们的机械和热学性能可以达到甚至超过传统复合材料，适用于轻质结构和安全关键应用 [54], [72]。此外，BFRCs具有更好的耐水性及尺寸稳定性，在较高纤维含量下的吸水率可低至0.6% [86]。尽管取得了这些进展，但仍存在一些弱点和研究缺口，包括：界面粘附性差、纤维取向、长度和分散度的变化，这些因素限制了再现性和可扩展性。在工业规模上实现均匀的纳米填料分散和强化的纤维-基体粘结仍然是一个挑战 [63], [66], [67]。虽然BFRCs具有良好的初始机械性能，但在循环载荷、湿度和热应力下的长期性能仍需进一步研究。疲劳、耐火性和老化行为需要进一步研究，以确保在苛刻环境下的可靠性 [63], [67], [69], [86]。缺乏标准化的测试协议和全面的生命周期评估。大多数研究基于实验室，仅有有限的试点规模或实际工业示范。从实验室到工业的过渡受到工艺优化、成本分析和监管合规性数据不足的阻碍 [67], [86]。大多数BFRCs仍然依赖合成树脂，这限制了它们的全面环境潜力。关于完全基于生物的基体及其与香蕉纤维的相容性的研究有限 [63], [69]。这些研究缺口共同限制了BFRCs的大规模采用。质量不稳定、长期耐久性不确定以及缺乏工业验证阻碍了制造商用BFRCs替代传统合成材料。如果不解决纤维-基体相容性、环境抵抗性和标准化问题，BFRCs可能仅限于小众材料。通过有针对性的研究、试点项目和跨学科合作来弥合这些差距，对于实现香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）在高性能应用中的可持续潜力至关重要。2.9. 香蕉纤维增强复合材料的成功应用案例近年来，由于香蕉纤维增强复合材料的可持续性、机械性能和成本效益，它们在多个领域得到了成功应用。其中一个显著的案例是用于印刷电路板的含有香蕉纤维的聚合物复合材料的开发，其中经过碱处理的香蕉纤维与环氧树脂混合后，制成的复合材料具有与传统基材相当的抗机械性和电气性能。这种创新不仅满足了技术要求，还解决了环境问题，使其成为电子行业寻求更环保替代品的理想选择[63]、[87]。另一个重要应用是在体育行业，香蕉纤维增强复合材料被用于制造曲棍球装备。这些复合材料提供的机械性能可与传统玻璃纤维复合材料相媲美甚至更优，同时降低了成本和环境影响，从而支持当地经济和可持续发展目标[4]。在建筑和汽车行业，由于香蕉纤维具有较高的拉伸强度、弯曲强度和抗冲击性，它们也被用于结构和承重应用。例如，使用80%树脂和20%香蕉纤维配比的复合材料表现出适合汽车、建筑和航空组件的机械性能，凸显了其作为合成材料替代品的潜力[41]、[88]。此外，香蕉纤维在非织造针刺复合材料中的应用也显示出潜力，可用于工业安全头盔、汽车门板和轻质结构部件，其性能可与玻璃纤维复合材料相媲美[72]。这些成功主要归功于香蕉纤维的丰富性和可再生性、良好的机械性能以及人们对环保材料需求的增长。

尽管取得了这些进展，但广泛的商业成功案例仍然有限。主要障碍包括纤维提取和处理的标准化挑战、纤维质量的变异性以及难以扩大生产规模以满足工业需求[17]、[88]。此外，诸如湿敏性问题、纤维-基体 adhesive 不一致以及需要进一步研究混合和加工技术等问题也阻碍了更广泛的应用[17]、[72]、[88]。通过改进加工工艺、开发混合复合材料和行业合作来解决这些问题，可以充分发挥香蕉纤维增强复合材料的潜力。

3.0. 香蕉纤维增强复合材料的趋势为了明确讨论香蕉纤维增强复合材料的趋势，本文探讨了技术发展、市场动态、环境影响和区域重点等方面，以全面了解当前该材料的应用环境。在技术发展方面，讨论了与提高复合材料性能、混合复合材料、纤维表面改性和处理方法相关的问题。市场动态方面介绍了当前和未来的市场数据以及政府对香蕉纤维增强复合材料的支持；环境影响方面，则讨论了其生产对环境的影响；最后，区域重点介绍了主要的香蕉纤维增强复合材料生产商及其优先研究领域。

3.1. 香蕉纤维增强复合材料的性能提升值得注意的是，近年来香蕉纤维增强复合材料发展的重点是提高其机械性能，特别是在聚合物基体中加入香蕉纤维后，其拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和抗冲击强度均有显著提升。例如，一项研究[94]表明，在聚乳酸（PLA）中加入40%的香蕉纤维（20%香蕉纤维和20%剑麻纤维）后，其拉伸强度达到41.32 MPa，压缩强度为77.81 MPa，弯曲强度为35.52 MPa，抗冲击强度为4.27 KJ/m2，而纯PLA的相应数值分别为15.82 MPa、33.48 MPa、13.64 MPa和1.98 KJ/m2。另一项研究[95]发现，在LDPE基体中加入伪茎纤维后，复合材料的拉伸强度和刚性得到提升，且随着纤维含量的增加，这种提升更加明显。其他相关学者[1]、[48]、[69]、[94]、[95]、[96]、[97]也认为，将香蕉纤维加入聚合物基体可以改善复合材料的机械性能。总体而言，这种性能提升是由于香蕉纤维具有较高的纤维素含量和层次化的微纤维结构，这使得它们具有更好的刚性和承载能力。当香蕉纤维与基体良好结合时，它们能有效传递应力、延缓裂纹扩展并限制聚合物链的运动，从而提高整体强度和韧性。因此，准确表征香蕉纤维的机械性能对于确定其对香蕉纤维增强复合材料整体机械性能的贡献非常重要。

虽然香蕉纤维增强复合材料的热性能在汽车和航空航天等对热性能要求较高的应用中受到了关注，但相关研究较少。例如，学者[98]、[99]、[100]确认了香蕉纤维提高了复合材料的热性能，如分解温度上升和灰分含量增加，这些都是评估复合材料热性能的关键因素。这是因为木质纤维素纤维含有木质素和半纤维素，它们可以作为天然的热屏障；此外，纤维-基体相互作用限制了聚合物链的运动，从而需要更多的能量才能发生热降解。其他性能如电气性能、防潮性能和光学性能也较少受到关注，因为目前的应用主要关注机械性能，而其他性能则被视为可选的表征内容。然而，随着未来研究的深入，香蕉纤维增强复合材料的应用范围扩大，这些“可选性能”的表征也将得到更多关注。

3.2. 混合复合材料为了克服单一纤维复合材料的局限性，人们探索了将香蕉纤维与其他天然或合成纤维结合的方法。例如，将菠萝纤维与香蕉纤维混合使用后，当菠萝纤维层位于表皮层时，复合材料的机械性能得到提升[96]。这是因为较硬的菠萝纤维位于外层形成了更强的承重壳，提高了应力传递效率，而香蕉纤维则为核心提供了韧性。同样，香蕉纤维与大麻纤维的结合也被研究用于外部工程部件，研究发现虽然水分处理会略微降低拉伸强度，但可以提高弯曲强度[48]。拉伸强度的轻微下降是由于水分引起的塑化和部分纤维-基体界面弱化，而弯曲强度的提高则归因于纤维柔性的提升和弯曲载荷下的应力分布改善。此外，[100]还研究了香蕉纤维与树皮纤维的混合在汽车内部应用中的效果，结果显示最终复合材料的机械性能和热性能均得到提升。树皮纤维的层状微观结构提供了尺寸稳定性，而香蕉纤维提供了高拉伸刚度，在机械载荷和热量作用下产生了协同增强效果。然而，混合过程中存在纤维方向、长度和纤维制备过程中的差异，这些因素会影响混合的均匀性。

3.3. 纤维表面处理和改性对提高香蕉纤维与聚合物基体的相容性至关重要。例如，最常用的碱性处理技术已被证明可以通过改善纤维-基体 adhesive 来提升香蕉纤维增强复合材料的机械性能[1]、[100]、[101]。这是由于碱性处理去除了半纤维素、木质素、蜡和表面杂质，从而增加了表面粗糙度，并暴露了更多的纤维素羟基，使得与基体的界面粘合力更强。此外，[102]、[103]、[104]、[105]的研究表明，在香蕉纤维增强复合材料中加入纳米填料可以进一步提升其机械、热和摩擦学性能。研究总体上认为，纳米材料的加入提高了复合材料的结晶度、纤维-基体粘合力，并通过纳米材料的独特性质改善了热稳定性。纳米材料具有极高的表面积和表面能，能够填充微孔、桥接纤维-基体界面并限制聚合物链的运动，从而实现更有效的载荷传递。因此，在香蕉纤维增强复合材料中加入纳米材料（如氧化石墨烯、二氧化钒、银纳米颗粒等）可以创造出具有优越性能的新复合材料。此外，纳米级增强剂在聚合物结晶过程中促进成核，形成更细小且更稳定的微观结构，从而提高机械强度和热阻。

3.4. 制造技术已经开发出多种制造/生产工艺用于生产香蕉纤维增强复合材料，其中手工铺层法是最古老且最常用的方法，但这限制了这些复合材料的商业化。手工铺层会导致纤维分布不均、厚度不一和树脂浸渍不均匀，降低了重复性，使得大规模生产的质量控制变得困难。其他方法如单螺杆挤出和熔融加工已用于热塑性复合材料[94]、[106]，而压缩成型、注塑和真空辅助树脂传输技术虽然成本较高且复杂，但在实验室规模上得到了应用。这些方法在实验室中的优先原因是它们能够实现较高的纤维-基体压缩比、更好的润湿性和可控的加工参数，从而获得优异的机械性能，但需要复杂的设备和精确的操作条件。值得注意的是，几乎所有制造方法都已优化，以确保纤维的均匀分布、较高的人工团聚性和最终产品的性能，这对于实现所需的材料性能至关重要。然而，学者们仍需对这些制造方法进行标准化，以提高其可扩展性和工业适用性。鉴于加工温度、压力、纤维方向和固化循环的变化会显著影响界面粘合力、孔隙含量和整体复合材料微观结构，标准化非常重要，这些因素共同决定了香蕉纤维增强复合材料在工业应用中的可靠性。

3.5. 香蕉纤维增强复合材料的市场趋势全球对可持续和可降解材料的需求推动了香蕉纤维增强复合材料市场的增长。包括香蕉纤维增强复合材料在内的天然纤维复合材料因其环保性和成本效益而受到关注。汽车和建筑行业已经在汽车内饰、仪表板和建筑隔热等方面积极采用这些材料[8]、[107]。这种采用主要是由于严格的环境法规和企业可持续发展目标，这些因素促使行业用可再生、低碳的替代品取代基于石油的复合材料。香蕉纤维增强复合材料的其他应用还包括家具和体育器材，展示了它们的机械强度和可降解性[94]、[108]。这些行业重视香蕉纤维增强复合材料，因为它们的高比强度使得设计更加轻便，而其可降解性支持循环经济的生命周期。预计到2025年，该市场规模将从目前的约200亿美元增长，香蕉纤维由于其轻质、高比强度、可降解性和结构完整性等独特性能，将在市场中占据越来越重要的份额[69]、[109]。这些特点使香蕉纤维成为合成纤维的有力竞争者，尤其是在需要减轻重量和确保可持续性的应用中。根据[97]的研究，未来五年内香蕉纤维增强复合材料市场预计将以每年约10%的复合年增长率（CAGR）增长。这一快速增长的主要驱动力是日益增长的环境意识、对可降解材料的需求以及相关独特性能，加上正在进行的关于将香蕉纤维与其他天然或合成纤维及纳米材料结合以提升性能的研究，这些研究将进一步拓展复合材料的应用领域。**混合技术与纳米增强提升了香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）的功能性能，使其在强度、耐用性和热稳定性方面能够与中端合成复合材料相媲美，从而直接提高了市场吸引力。虽然香蕉纤维增强复合材料市场展现出了良好的增长潜力，但诸如认知度有限以及来自合成纤维的竞争等挑战可能阻碍其充分发挥潜力，然而全球对可持续发展的日益关注可能会扭转这一局面，进一步推动该行业的发展。随着碳密集型材料面临监管压力，环保标签成为市场区分因素，香蕉纤维增强复合材料在环境方面的比较优势预计将逐渐超过其当前的局限性。**

**3.6 政府支持与研究计划**
世界各国政府对天然纤维复合材料的发展给予了大力支持，并投入了大量研究资金，致力于改进香蕉纤维增强复合材料的性能和应用，尤其是利用热带地区丰富的“废弃物”资源来开发高端产品，以满足多个行业的需求。例如，有研究致力于提高这些复合材料的热稳定性和耐湿性，以扩展其应用范围[66]、[110]。这些研究重点源于解决天然纤维固有的局限性，如亲水性和热降解问题，这些问题限制了它们在苛刻工程环境中的使用；通过改进这些性能，香蕉纤维增强复合材料成为了合成材料的可行替代品。政府的支持主要体现在制定政策，鼓励在汽车、船舶和航空航天等领域使用香蕉纤维等可降解材料制造高端产品。这些政策举措旨在减少碳足迹、降低塑料废弃物，并符合国际可持续发展框架，从而加速了基于生物材料的复合材料的应用。此外，政府还提供了补助金和种子资金，以支持推广可持续材料的产业发展；如果不优先资助这些研究，复合材料行业的发展可能无法达到预期目标。**

**3.7 环境影响**
香蕉纤维增强复合材料的最显著优势之一是其可降解性——这些复合材料由可再生资源制成，能够自然降解，从而减少环境污染。使用通常为农业废弃物的香蕉纤维还有助于实现循环经济，减少对合成纤维的需求[8]、[106]。这一优势源于天然纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，这些成分容易被微生物分解，而合成纤维则会在环境中长期存在。此外，根据研究[7]、[111]，生产香蕉纤维增强复合材料所需的能源相对较少，从而减少了温室气体排放；因此，其可降解性降低了填埋场的需求，同时也减轻了传统复合材料带来的环境负担。较低的生产能耗得益于无需高温熔化或复杂的化学合成过程，使得香蕉纤维在加工过程中碳足迹较低。

**3.8 地区聚焦**
亚太地区在香蕉纤维增强复合材料的研究与开发方面处于领先地位，印度和中国等国因香蕉种植园资源丰富以及对可持续替代材料的需求而表现出浓厚兴趣[101]、[112]。该地区的优势在于低成本原始香蕉纤维易于获取，降低了材料成本，促进了实验和试点规模的研究。当地企业也致力于开发可降解复合材料，以解决传统塑料造成的环境污染问题。这一领域的研究主要集中在提升复合材料的机械性能和扩展其应用范围上。

在拉丁美洲，由于农业资源丰富，香蕉纤维作为低成本原料受到关注，用于生产可降解复合材料。该地区的努力集中在利用本地香蕉废弃物来开发可持续材料，以支持社区产业。由于中小型企业依赖本地纤维减少合成增强材料的进口，同时充裕的生物质资源有助于实现循环经济。在欧洲和北美，重点转向了香蕉纤维增强复合材料的工业应用；在汽车和建筑等行业中，这些材料的采用受到严格环境法规和环保、可再生材料需求的推动。相关的法规框架支持低碳、可降解复合材料的发展，而成熟的制造基础设施则能够将这些材料应用于对机械可靠性和耐久性要求较高的领域。

**结论与未来展望**
香蕉纤维增强复合材料（BFRCs）因可再生性、可降解性和成本效益而成为合成纤维复合材料的可持续替代品。研究表明，将香蕉纤维加入聚合物基体中可以提高其机械性能、热稳定性和阻燃性能，使其适用于汽车、建筑、包装和电子等行业。与其他纤维的混合以及化学处理进一步提升了其性能，尤其是在拉伸强度、弯曲强度、抗冲击性以及尺寸稳定性和耐湿性、耐火性方面。香蕉生物量的丰富性也有利于实现循环经济和环境保护。尽管具有这些优势，但许多研究空白和局限性依然限制了BFRCs的大规模工业应用。关键挑战包括对湿度的敏感性、纤维-基体粘附性差以及纤维质量的不稳定性，这些问题可能影响长期耐久性和机械性能。缺乏标准化的加工和测试协议、制造技术的可扩展性有限，以及对纤维含量、取向和混合效应对复合材料性能影响的理解不足，也限制了其广泛应用。虽然部分研究显示增加纤维含量可以提升性能，但另一些研究指出纤维团聚和应力集中会导致拉伸强度下降，因此需要优化复合材料配方。BFRCs的易燃性、电学性能和疲劳行为仍需进一步研究，特别是在高要求的工业应用中。

**作者贡献声明**
Ivan Ssebagala：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、验证、方法论设计、数据收集、数据分析、概念构建。
Samson Rwahwire：撰写——审阅与编辑、验证、监督。