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碳纖維化合物可望回收至原始材料

上網時間: 2016年03月31日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:回收材料  聚合物  碳纖維  複合材料  膠黏劑 

美國科羅拉多州的研究人員們一直致力於可回收材料領域的研究。例如,科羅拉多州立大學(Colorado State University)的研究團隊不久前開發出一種聚合物合成製程,能夠以加熱的方式讓聚合物回收至其原始的分子狀態,從而帶來兼具生物可再生與可回收的新一類永續性生物聚合物。

如今,科羅拉多大學波德分校(University of Colorado Boulder;CU-Boulder)的研究人員更進一步實現了「不可能的任務」——將碳纖維複合材料回收至具有原始強度特性的新材料。這包括碳纖維與膠黏劑,只要在室溫下將這兩種複合材料浸泡在有機溶液下,就可以使其完全回收。相形之下,材料的製造過程與回收過程也更快速且節能。


科羅拉多大學博爾德分校的研究人員實現了「不可能的任務」:以更低廉且更迅速的方式,將碳纖維複合材料回收至具有原始強度特性的新材料
(來源:University of Colorado Boulder)

長久以來,回收以及修復複合材料一直是一大技術挑戰。特別是針對碳纖維複合材料,無論是回收已經產生的材料或是讓材料易於回收,都是十分困難的事,因而使其堆積了幾百萬磅於垃圾掩場。試圖修復受損的碳纖維複合材料元件更麻煩,例如被砸爛的汽車引擎蓋。雖然膠黏劑可加以分解,但這一過程通常十分昂貴且能量密集,而且可能導致有毒的廢棄物。複合材料可加以粉碎,但其結果是成為不像長纖維那樣強勁的短纖維。

迄今為止,大多數的碳纖維複合材料回收工作通常使用高溫熱解樹脂,加上熔融或切碎纖維的方式,但這兩種製程都可能使品質降低。如果能在較低溫度下以化學製程回收專用材料,就能保有更多的樹脂以及恢復更多的高品質的纖維,例如總部位於中國的Adesso。此外,Adherent採用濕式化學分解複合材料聚合物矩陣的碳纖維回收途徑也承諾了更高品質。它能夠讓短纖維保有95%的原始材料強度。

科羅拉多大學的研究團隊在最近一期的《先進材料》(Advanced Materials)期刊中發表其研究成果。這篇研究報告的主要作者Philip Taynton確信其研究方法具有商用化可行性,因而共同成立了一家新創公司,期望使這種創新的碳纖維材料帶入市場。

速度也與此息息相關:相較於其他材料大約需要1小時加熱成型的時間,新的複合材料的製造速度更快得多。科羅拉多大學的研究團隊所開發的複合材料只需要60秒的時間就能固化成型,這一成果是極其迅速的,因而適用於大量生產的汽車製造業等領域。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Carbon Fiber Composites Recycled to Virgin Material on the Cheap,by Ann R. Thryft)





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