碳纖維復合材料強度高、重量輕，是許多行業的首選材料。但是，這些高性能材料的處理和回收卻帶來了巨大的挑戰。弗勞恩霍夫電磁干擾研究所的研究團隊現已開發出一種工藝，可以在不影響其機械性能的情況下，有效地將廢舊復合材料中的纖維制備成可再利用的材料。目前的纖維增強塑料回收方法涉及粉碎步驟，這會縮短纖維的長度，導致循環利用率降低。

碳纖維復合材料由嵌入聚合物中的纖維紗組成。這樣可以將纖維固定在一起，保持部件的幾何形狀，并保護纖維不受環境影響。纖維可以嵌入兩種塑料中：熱固性復合材料由不能熔化的基體組成，這意味著它們不能再加工，其行為就像粘合劑，固化后形成持久的粘合。相比之下，熱塑性復合材料可以熔化和再加工。不過，熱固性塑料更容易加工，因此在工業結構應用中使用得更頻繁。

弗勞恩霍夫電磁干擾研究所的研究人員使用高功率激光對熱固性復合材料中的纖維增強層進行可控回收。這種方法尤其適用于加壓氫氣罐，在氫氣罐的塑料內襯上纏繞連續的碳纖維粗紗，使氫氣罐能夠承受高達 700 巴的內部工作壓力。

這種創新回收方法的優勢在于能夠通過局部熱解去除碳纖維周圍的熱固性基體，而碳纖維本身幾乎不受損壞。“項目經理馬修-英伯特（Mathieu Imbert）解釋說："這種工藝的特殊之處在于，我們同時進行基體熱解和纖維粗紗開卷，速度合理，不會損壞碳纖維。

挑戰在于確定最佳工藝窗口，因為基體熱降解發生在 300 至 600 攝氏度的溫度下，而纖維可能在溫度達到約 600 攝氏度時開始受損。“我們在工藝效率和回收材料質量之間找到了一個很好的折衷方案。我們的研究結果表明，通過這種方法回收的連續纖維具有與新纖維相同的優異性能，因此這種方法極具吸引力"，Imbert 說道。

這種創新方法不僅具有生態效益，還為回收公司帶來了巨大的經濟潛力。由于加熱是在局部進行的，纖維粗紗也是在同一時間連續回收的，因此不需要通常使用厚壁氫氣罐時所需的較長的熱解時間和較高的工藝成本。此外，激光輔助再生工藝所需的能量僅為生產新纖維的五分之一。在當前能源成本上升和環保要求不斷提高的背景下，這些都是關鍵優勢。該項目預計將持續到 2025 年底。它是由德國聯邦經濟事務和氣候行動部（BMWK）資助的 DigiTain 項目的一部分。研究人員目前正在努力使該工藝更加節能，并進一步提高再生纖維的質量。研究小組認為，回收材料的高質量與低工藝成本之間的積極聯系是他們計劃將這種新方法推廣到回收行業的關鍵因素。