В сфере композитных материалов эффективная и экологически чистая утилизация непрерывных углеродных волокон давно стала серьезной проблемой. Исследователи из Института высокоскоростной динамики (EMI) Фраунхофера недавно объявили о новаторской технологии, в которой используются высокоэффективные лазеры для восстановления непрерывных углеродных волокон из волокон-армированных полимеров (FRP), не повреждая их структурную целостность. Это продвижение знаменует собой значительный скачок в утилизации углеродного волокна и открывает новые возможности для промышленного применения.
В отличие от обычных методов утилизации, которые обычно включают измельчение композитных материалов и тем самым сокращать углеродные волокна, одновременно ставя под угрозу их производительность, в методе Fraunhofer EMI используются мощные лазеры для локального ухудшения полимерной матрицы в многослойных волоконных полимерах, при условии высоких температурных условий. Этот подход сохраняет первоначальную длину и силу волокна, предлагая существенные экологические и экономические выгоды. Менеджер проекта Матье Имберт объясняет: «Мы одновременно достигаем пиролиза матрицы и выпускаем волокна с жизнеспособной скоростью, не нанося вреда углеродистым волокнам».
Технология особенно подходит для восстановления непрерывных углеродных волокон из сложных структур, таких как водородные резервуары, где волокна намотаны вокруг пластиковых вкладышей, чтобы резервуары выдержали обслуживание давления до 700 бар. Точно контролируя температуру, исследователи могут удалить матрицу термосетки, не повреждая волокна, гарантируя, что переработанные волокна сохраняют характеристики производительности, эквивалентные новым.
В то время как проблемы остаются такими, как определение оптимального окна процесса, учитывая, что деградация терморевта происходит от 300 до 600 градусов, в то время как волокна рискует повреждением вблизи 600 градусов -IMBERT, «мы достигли сильного баланса между эффективностью процесса и качеством переработанных материалов». Кроме того, поскольку тепло применяется только локально, а волокна могут быть непрерывно извлечены, толстостенные водородные резервуары больше не требуют длительных процессов пиролиза или высоких затрат. Примечательно, что этот метод переработки с помощью лазера потребляет только одну пятую энергию, необходимую для производства новых волокон-критическое преимущество на фоне растущих затрат на энергию и растущих экологических требований.
По мере того, как глобальный акцент на устойчивости усиливается, композиты термопластичных углеродных волокон получают широкое внимание к их превосходной переработке. Ведущий отраслевой игрок Zhishang Новые материалы активно изучают и разрабатывают аналогичные технологии передовых утилизаций и высокопроизводительные композиты. Благодаря непрерывным инновациям компания стремится повысить материальную циркуляруность, сокращение отходов ресурсов и стимулировать разработку зеленого производства. В настоящее время Zhishang глубоко занимается исследованиями и разработками, ориентированными на предоставление более экологически чистых и эффективных композитных решений из углеродного волокна для рынков в Китае и за ее пределами.
Заглядывая в будущее, развитие таких инициатив обещает раскрыть уникальный потенциал композитов углеродного волокна в различных отраслях, в совокупности прокладывая путь к более экологичному и более эффективному будущему.
