پیشرفت جدید! بازیافت سبز کامپوزیت های فیبر کربن (CFRP)

پیشگفتار

فیبر کربن به عنوان "سلطان مواد" و "طلای سیاه" در صنعت شناخته می شود. این به طور گسترده ای در هوانوردی، هوا فضا، انرژی، حمل و نقل، پره های نیروی باد، پل های ساختمانی، تجهیزات نظامی و سایر زمینه ها استفاده می شود و یک ماده مهم برای دفاع ملی و تولید غیرنظامی است.

در سال‌های اخیر، با ورود صنعت فیبر کربن به دوره‌ای از توسعه سریع، کاربرد کامپوزیت‌های فیبر کربن رو به افزایش بوده و زباله‌های بیشتری در فرآیند تولید تولید می‌شود. کارشناسان این صنعت خاطرنشان می کنند که تمام جنبه های زنجیره صنعت فیبر کربن زباله تولید می کند و میزان ضایعات در فرآیند تولید و ساخت به تنهایی به 30% تا 50% می رسد. علاوه بر این، تعمیر CFRP دشوار است و حتی بخشی از آسیب دور ریخته می شود.

از آنجایی که کامپوزیت های فیبر کربن را نمی توان در شرایط طبیعی تجزیه کرد، مقدار زیادی از ضایعات و ضایعات را فقط می توان دفن کرد. طبق آمار، مصرف جهانی فیبر کربن تنها در سال 2018 به 92600 تن رسیده است که از این میزان ضایعات 30300 تن بوده است. این امر نه تنها باعث آلودگی محیط زیست می شود، بلکه باعث اتلاف بزرگ منابع نیز می شود.

فن آوری تجزیه و بازیافت CFRP دمای محیط

تیم تحقیقاتی فناوری ای را توسعه داده اند که می تواند به سادگی CFRP را در دمای پایین تجزیه کند. اگر CFRP در محلول خیسانده شود، فیبر کربن را می توان در مدت زمان کوتاهی از رزین جدا کرد و مواد خام رزین را می توان در همان زمان بازیافت کرد.

این فناوری یک فناوری جدید انقلابی برای بازگرداندن CFRP سخت به پردازش به مواد خام و بازیافت آن است. این فناوری از ساختار واکنش ردوکس که در بدن انسان رخ می دهد الهام گرفته شده است.

دلیل استحکام CFRP ترکیب فیبر کربن و پلاستیک است. الیاف کربن به راحتی شکسته نمی شوند و محکم هستند اما به راحتی خم می شوند. اگر الیاف کربن با رزین پیوند بخورند، به یک ماده عالی با سبکی و استحکام تبدیل می‌شود و ترکیبی قدرتمند از الیاف کربن و پلاستیک با استحکام شگفت‌انگیز به دست می‌آید، اما برعکس، مانع بزرگی برای بازیافت نیز می‌شود.

پلاستیک ترموست مورد استفاده در CFRP، پس از جامد شدن، تجزیه بسیار دشوار است و تنها با سوزاندن یا دفن زباله برای مدت طولانی می توان آن را از بین برد. قبلاً از عامل مرکاپتو اتانول استفاده می شد که می تواند پیوند SS در CFRP را از بین ببرد، اما این عامل خیلی سمی است و نه بی خطر است و نه سازگار با محیط زیست.

تیم تحقیق و توسعه توجه خود را به یک ماده زیستی طبیعی معطوف کرد که در آب حل شد و سپس به یک حلال آلی اضافه شد و CFRP در آن قرار گرفت و رزین موجود در CFRP پس از چند ساعت هم زدن در دمای اتاق به فاز مایع حل شد.

اصل این است که ماهیت مواد با ساختار زیستی برای سازماندهی مجدد پیوند SS در CFRP و جایگزینی پیوند SS در رزین استفاده می شود و رزین تجزیه شده در حلال آلی حل می شود.

نتیجه

انتظار می رود این فناوری که می تواند CFRP قوی را تجزیه کرده و با افزودن مواد بیولوژیکی به محلول بدون استفاده از عوامل مضر، مجدداً از آن استفاده کند، کلید محبوبیت CFRP در عصر حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست باشد.