Несколько дней назад профессор Вашингтонского университета Анирудд Вашист опубликовал статью в международном авторитетном журнале Carbon, в которой утверждал, что ему удалось успешно разработать новый тип композитного материала из углеродного волокна.В отличие от традиционного углепластика, который невозможно отремонтировать после повреждения, новые материалы можно ремонтировать неоднократно.
Сохраняя механические свойства традиционных материалов, новый углепластик добавляет новое преимущество, то есть его можно многократно ремонтировать под действием тепла.Тепло может восстановить любое усталостное повреждение материала, а также может быть использовано для разложения материала, когда его необходимо переработать в конце рабочего цикла.Поскольку традиционный углепластик нельзя перерабатывать, важно разработать новый материал, который можно перерабатывать или ремонтировать с использованием тепловой энергии или радиочастотного нагрева.
Профессор Вашист сказал, что источник тепла может на неопределенный срок задержать процесс старения нового углепластика.Строго говоря, этот материал следует называть витримерами, армированными углеродным волокном (vCFRP, Carbon Fibre Reinforced Vitrimers).Стеклополимер (Vitrimers) — это новый тип полимерного материала, который сочетает в себе преимущества термопластичных и термореактивных пластиков, изобретенных французским ученым профессором Людвиком Лейблером в 2011 году. Материал Vitrimers использует механизм динамического обмена связей, который может выполнять обратимый обмен химическими связями динамически при нагревании и в то же время сохраняют сшитую структуру в целом, так что термореактивные полимеры могут самовосстанавливаться и перерабатываться подобно термопластичным полимерам.
Напротив, обычно называемые композитными материалами из углеродного волокна представляют собой композитные материалы с матрицей из смолы, армированной углеродным волокном (CFRP), которые можно разделить на два типа: термореактивные или термопластичные в соответствии с различной структурой смолы.Композитные термореактивные материалы обычно содержат эпоксидную смолу, химические связи в которой позволяют необратимо консолидировать материал в единое целое.Термопластичные композиты содержат относительно мягкие термопластичные смолы, которые можно расплавить и переработать, но это неизбежно повлияет на прочность и жесткость материала.
Химические связи в vCFRP можно соединять, разъединять и снова соединять, чтобы получить «золотую середину» между термореактивными и термопластическими материалами.Исследователи проекта считают, что Vitrimers может стать заменой термореактивных смол и избежать накопления термореактивных композитов на свалках.Исследователи считают, что vCFRP станет серьезным переходом от традиционных материалов к динамическим материалам и окажет ряд воздействий с точки зрения стоимости полного жизненного цикла, надежности, безопасности и обслуживания.
В настоящее время лопасти ветряных турбин являются одной из областей, где широко используется углепластик, и восстановление лопастей всегда было проблемой в этой области.По истечении срока службы тысячи вышедших из эксплуатации лопастей были выброшены на свалку в виде свалки, что нанесло огромный ущерб окружающей среде.
Если vCFRP можно использовать для изготовления лезвий, его можно перерабатывать и использовать повторно путем простого нагревания.Даже если обработанное лезвие нельзя отремонтировать и использовать повторно, по крайней мере, оно может разлагаться под воздействием тепла.Новый материал преобразует линейный жизненный цикл термореактивных композитов в циклический жизненный цикл, что станет большим шагом на пути к устойчивому развитию.
Если vCFRP можно использовать для изготовления лезвий, его можно перерабатывать и использовать повторно путем простого нагревания.Даже если обработанное лезвие нельзя отремонтировать и использовать повторно, по крайней мере, оно может разлагаться под воздействием тепла.Новый материал преобразует линейный жизненный цикл термореактивных композитов в циклический жизненный цикл, что станет большим шагом на пути к устойчивому развитию.
Время публикации: 09 ноября 2021 г.