物理科技生物学-PHYICA

研究人员开发了nit报名改进的碳纤维回收工艺

化学 2021-10-28 00:01:43

悉尼大学路易莎·洛著 信用:Unsplash/CC0公共领域 与标准制造相比,复合材料的回收成本可降低70%,二氧化碳排放量可减少90-95%

近年来,人们越来越关注循环经济,对由可回收材料制成的产品的需求也越来越高,然而,许多材料在开始磨损之前只能回收这么多次

碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料就是这种情况,这是一种不可生物降解的材料,到目前为止,还没有一种可行的回收方法

CRFP复合材料出现在风力涡轮机、飞机部件、汽车和轮船等交通工具以及笔记本电脑和手机等日常科技产品中

它们通常被填埋或焚烧,对环境和公众健康都构成重大威胁

绝大多数现有的回收方法还会导致回收材料的机械和物理性能大幅降低,削弱其核心功能

悉尼大学土木工程学院的研究人员开发了一种优化的方法来回收CFRP复合材料,同时保持其原始强度的90%

“在全球和澳大利亚,人们都在朝着更好的回收工艺前进,然而人们往往相信一种材料可以被回收无数次——事实并非如此

大多数回收过程会降低材料的机械或物理性能

Ali Hadigheh

“直到现在,由碳纤维制成的产品一直无法持续回收

考虑到大多数回收都涉及切碎、切割或研磨,纤维会磨损,降低未来产品的生存能力

Hadigheh

“这给我们的环境带来了巨大的挑战和威胁,因为它导致了原始碳纤维的生产,而原始碳纤维是温室气体排放的主要来源

“为了解决这个问题并支持真正的循环经济,我们开发了一种高效且经济的方法来回收碳纤维,从平板电脑到宝马都有碳纤维

" “为此,我们采用了两阶段优化流程

第一步被称为“热解”,它利用热量分解材料,但会使材料严重焦化,从而阻止材料与树脂基体形成良好的结合

第二个过程,氧化,使用高温来去除这种炭

“仅热解和氧化不足以保存碳纤维,这些过程已经存在了一段时间

为了确保高质量的回收和经济效益,碳纤维复合材料的热分解需要通过分析在复合材料中引发化学反应所需的能量来指导,并从周围的树脂基体中分离碳纤维

“我们的方法之所以如此成功,是因为我们增加了特定的参数——如温度、加热速率、气氛或氧化和加热时间——来保护碳纤维的功能

" “我们启动该项目的目的是生产由回收碳纤维复合材料制成的高等级、低成本结构材料,用于航空航天、汽车、体育用品、可再生能源和建筑等行业

" 2010年,全球纤维增强聚合物的产量约为600万吨,预计未来十年将增长300%

根据这一预测,到2025年,FRPs的消费量将超过1800万吨,最终产品价值为800亿澳元

“2016年澳大利亚国家废物报告得出结论,复合材料的使用给回收利用带来了未来的挑战

简而言之,如果我们不开发高效和经济的方法来回收碳纤维复合材料,我们就有严重破坏环境的风险

Hadigheh

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