作者:华盛顿大学安迪·费宝
助理教授Aniruddh Vashisth拿着他的团队正在研究的一种可修复的碳纤维复合材料的样本
学分:安迪·费宝/华盛顿大学 由于碳纤维基复合材料的高强度和轻重量，它们正逐渐取代金属，用于推进各种产品和应用，从飞机到风力涡轮机再到高尔夫球杆
但是有一个权衡
一旦损坏或受损，最常用的碳纤维材料几乎不可能修复或回收
在本周发表在《碳》杂志上的一篇论文中，一个包括UW机械工程助理教授阿尼鲁德·瓦希什在内的研究团队描述了一种新型碳纤维增强材料，这种材料与传统使用的材料一样坚固轻便，但可以通过加热反复修复，逆转任何疲劳损伤，并提供一种在材料寿命结束时分解和回收的方法
“开发抗疲劳复合材料是制造业的主要需求，”瓦希思说
“在这篇论文中，我们展示了一种材料，在这种材料中，传统热源或射频加热都可以用来无限期地逆转和推迟其老化过程
" 这种材料是最近开发的碳纤维增强玻璃纤维增强塑料(vCFRP)的一部分
如今，无论是体育用品还是航空航天，通常使用的材料都是碳纤维增强聚合物(CFRP)
传统的碳纤维增强塑料通常分为两类:热固性塑料或热塑性塑料
“凝固”品种包含一种环氧树脂，一种类似胶水的材料，其中将它固定在一起的化学连接永久硬化
“塑料”版本包含一种更软的胶水，因此它可以被熔化并重新加工，但这成为高强度和刚度的缺点
另一方面，Vitrimers可以链接、取消链接和重新链接，在两者之间提供了一个中间地带
Vashisth使用原子尺度的模拟软件(在后台的监视器上可以看到)来帮助理解可修复的vitrimer的底层机制
学分:安迪·费宝/华盛顿大学 “想象一下，这些材料中的每一种都是满屋子的人，”瓦希思说
“在热固性塑料房间里，所有的人都手牵着手，不肯放手
在热塑性塑料房间里，人们在握手并四处走动
在虚拟房间里，人们与邻居握手，但他们有能力交换握手并结交新邻居，这样互连的总数就保持不变
这种重新连接是材料修复的方式，这篇论文首次使用原子尺度的模拟来理解这些化学握手的潜在机制
" 该研究小组认为，对于目前由热固性塑料制造的许多产品来说，vitrimers可能是一种可行的替代品，热固性复合材料已经开始在垃圾填埋场堆积，因此急需这种材料
该团队表示，可修复的vCFRPs将是朝着动态材料的重大转变，在生命周期成本、可靠性、安全性和维护方面具有不同的考虑
约翰·阿说:“这些材料可以将塑料的线性生命周期转化为圆形生命周期，这将是迈向可持续发展的一大步。”
克拉克和爱德华·T
伦斯勒理工学院(RPI)机械、航天和核工程系克罗桑教授，也是瓦希施的这篇新论文的合著者之一
除了Koratkar和Vashisth，研究团队还包括RPI的Mithil Kamble和Catalin Picu教授，以及北京化工大学的杨洪坤和王栋教授
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