Nouvelle avancée ! Recyclage écologique des composites à base de fibres de carbone (CFRP)

Préface

La fibre de carbone est connue comme le "roi des matériaux" et "l'or noir" dans l'industrie. Elle est largement utilisée dans l'aviation, l'aérospatiale, l'énergie, les transports, les pales d'éoliennes, les ponts de construction, les équipements militaires et d'autres domaines, et constitue un matériau important pour la défense nationale et la production civile.

Ces dernières années, l'industrie de la fibre de carbone est entrée dans une période de développement rapide, l'application des composites à base de fibre de carbone a augmenté et le processus de production produit de plus en plus de déchets. Les experts de l'industrie soulignent que tous les aspects de la chaîne industrielle de la fibre de carbone produisent des déchets, et que le taux de rebut dans le seul processus de production et de fabrication atteint 30% à 50%. En outre, le PRFC est difficile à réparer, et même une partie des dommages sera mise au rebut.

Étant donné que les composites en fibre de carbone ne peuvent pas être dégradés dans des conditions naturelles, une grande quantité de déchets ne peut qu'être mise en décharge. Selon les statistiques, l'utilisation mondiale de fibres de carbone en 2018 a atteint 92 600 tonnes, dont 30 300 tonnes de déchets. Cette situation est non seulement polluante pour l'environnement, mais elle constitue également un important gaspillage de ressources.

Technologie de décomposition et de recyclage des PRFC à température ambiante

L'équipe de recherche a mis au point une technologie qui permet de décomposer simplement le CFRP à basse température. Si le PRFC est trempé dans la solution, la fibre de carbone peut être séparée de la résine en peu de temps, et la matière première de la résine peut être recyclée en même temps.

Il s'agit d'une nouvelle technologie révolutionnaire qui permet de ramener le PRFC difficile à traiter à la matière première et de le recycler entièrement. Cette technologie s'inspire de la structure de la réaction d'oxydoréduction qui se produit dans le corps humain.

La résistance du CFRP est due à la combinaison de la fibre de carbone et du plastique. Les fibres de carbone ne se cassent pas facilement et sont solides, mais elles se plient facilement. Si les fibres de carbone sont liées à de la résine, elles deviennent un excellent matériau à la fois léger et résistant, ce qui permet d'obtenir une combinaison puissante de fibres de carbone et de plastique d'une résistance étonnante, mais qui constitue également un obstacle majeur au recyclage.

Le plastique thermodurcissable utilisé dans les PRFC, une fois solidifié, est très difficile à décomposer et ne peut être éliminé que par combustion ou mise en décharge pendant une longue période. Auparavant, on utilisait pour le recyclage l'agent mercaptoéthanol, qui peut détruire la liaison S-S dans le PRFC, mais cet agent est trop toxique et n'est ni sûr ni respectueux de l'environnement.

L'équipe de R&D s'est intéressée à un biomatériau naturel, qui a été dissous dans de l'eau puis ajouté à un solvant organique, dans lequel le CFRP a été placé, et la résine du CFRP a été dissoute dans la phase liquide après avoir été agitée pendant plusieurs heures à température ambiante.

Le principe est que la nature du matériau bio-structuré est utilisée pour réorganiser la liaison S-S dans le CFRP et remplacer la liaison S-S dans la résine, et la résine décomposée est dissoute dans le solvant organique.

Conclusion

Cette technologie, qui permet de décomposer le PRFC solide et de le réutiliser en ajoutant simplement des matériaux biologiques à la solution sans utiliser d'agents nocifs, devrait être la clé de la popularité du PRFC à l'ère des économies d'énergie et de la protection de l'environnement.