澳研究人員開發出可保護碳纖維性能的回收工藝
近年來,循環經濟日益受到重視,對回收材料制成品的需求也與日俱增。然而,許多材料的回收利用次數卻是有限的,因為回收過程會對它們造成磨損——對碳纖維增強聚合物(CFRP)復合材料和非生物降解材料的回收就屬于這種情況。截止到目前,回收這類材料尚缺乏可行的方法。
通常,CRFP主要被用于風機葉片,以及飛機、汽車和輪船等交通工具、筆記本電腦和移動電話之類的日常用品中,隨著使用壽命的結束,它們通常被送到垃圾填埋場中或者被焚化,這對環境和公眾健康都會帶來嚴重影響。
現在,絕大多數的回收方法都會引起再生材料力學性能和物理性能的大幅降低,從而削弱其核心功能。為了更有效地回收CFRP材料,悉尼大學土木工程學院的研究人員們開發了一種優化方法,可以保留材料90%的原始強度。
“人們通常認為,一種材料可以循環利用無數次,但事實并非如此,因為大多數的回收工藝會降低材料的力學性能和物理性能。”負責這項研究的席研究員Ali Hadigheh博士解釋說,“到目前為止,碳纖維復合材料制成品的持續循環利用尚不可能,這是因為,大多數的回收都要經歷切割、粉碎或研磨的過程,在此過程中,纖維會磨損,從而降低未來產品的性能。”
為了解決這一問題,以為實現真正的循環經濟提供支持,悉尼大學土木工程學院的研究人員們開發了一種高效低成本的碳纖維回收方法,這是一種兩步法的優化工藝:步是高溫分解,即利用熱量來分解材料,但會產生明顯的燒灼物質,這些物質會阻止碳纖維與樹脂基體的良好結合;第二步是氧化,即利用高溫來去除這些燒灼物質。
通常,單獨的熱解和氧化都不足以保護碳纖維,而且這些工藝早已存在。為了確保高質量的回收以及良好的經濟效益,需要對引起復合材料發生化學反應所需的能量進行分析,以此來指導CFRPs的熱分解,從而將碳纖維從周圍的樹脂基體中分離出來。
悉尼大學土木工程學院的研究人員們之所以取得了成功,是因為他們增加了具體的參數,如溫度、升溫速率、氣壓,以及氧化和加熱所需的時間,從而有效地保護了碳纖維的功能。
Ali Hadigheh博士表示,他們開展這項研究的目的,是希望采用回收碳纖維復合材料來生產高級別、低成本的結構材料,并將其用于航空、汽車、體育用品、再生能源和建筑等行業中。










































