Преди няколко дни професор Анируд Вашист от Университета на Вашингтон публикува статия в авторитетното международно списание Carbon, в която твърди, че е успешно разработил нов вид композитен материал от въглеродни влакна. За разлика от традиционния CFRP, който не може да бъде поправен след повреда, новите материали могат да бъдат ремонтирани многократно.
Запазвайки механичните свойства на традиционните материали, новият CFRP добавя ново предимство, а именно, че може да се ремонтира многократно под въздействието на топлина. Топлината може да поправи всякакви повреди от умора на материала и може да се използва и за разлагането му, когато е необходимо рециклиране в края на експлоатационния цикъл. Тъй като традиционният CFRP не може да се рециклира, е важно да се разработи нов материал, който може да се рециклира или ремонтира с помощта на топлинна енергия или радиочестотно нагряване.
Професор Вашист каза, че източникът на топлина може да забави за неопределено време процеса на стареене на новия CFRP. Строго погледнато, този материал би трябвало да се нарича Витримери, подсилени с въглеродни влакна (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Стъклополимерът (Витримери) е нов вид полимерен материал, който съчетава предимствата на термопластичните и термореактивните пластмаси, изобретени от френския учен професор Лудвик Лайблер през 2011 г. Витримерният материал използва механизъм за динамичен обмен на връзки, който може да извършва обратим химически обмен по динамичен начин при нагряване и същевременно да поддържа омрежена структура като цяло, така че термореактивните полимери могат да се самовъзстановяват и преработват като термопластични полимери.
За разлика от тях, обикновено наричаните въглеродно-влакнести композитни материали са въглеродно-влакнести матрични композитни материали (CFRP), които могат да бъдат разделени на два вида: термореактивни или термопластични според различната структура на смолата. Термореактивните композитни материали обикновено съдържат епоксидна смола, чиито химични връзки могат трайно да консолидират материала в едно тяло. Термопластичните композити съдържат относително меки термопластични смоли, които могат да се разтопят и преработят, но това неизбежно ще повлияе на здравината и твърдостта на материала.
Химичните връзки във vCFRP могат да бъдат свързвани, разединявани и свързвани отново, за да се получи „среден път“ между термореактивните и термопластичните материали. Изследователите на проекта вярват, че витримерите могат да се превърнат в заместител на термореактивните смоли и да предотвратят натрупването на термореактивни композити в депата за отпадъци. Изследователите смятат, че vCFRP ще се превърне в основна промяна от традиционните материали към динамични материали и ще има редица въздействия по отношение на разходите за целия жизнен цикъл, надеждността, безопасността и поддръжката.
В момента лопатките на вятърните турбини са една от областите, където употребата на CFRP е голяма, а възстановяването на лопатките винаги е било проблем в тази област. След изтичане на експлоатационния период хиляди стари лопатки са били изхвърлени на сметището под формата на сметища, което е оказало огромно въздействие върху околната среда.
Ако vCFRP може да се използва за производство на остриета, той може да се рециклира и използва повторно чрез просто нагряване. Дори ако обработеното острие не може да бъде поправено и използвано повторно, поне може да се разложи чрез топлина. Новият материал трансформира линейния жизнен цикъл на термореактивните композити в цикличен жизнен цикъл, което ще бъде голяма стъпка към устойчиво развитие.
Ако vCFRP може да се използва за производство на остриета, той може да се рециклира и използва повторно чрез просто нагряване. Дори ако обработеното острие не може да бъде поправено и използвано повторно, поне може да се разложи чрез топлина. Новият материал трансформира линейния жизнен цикъл на термореактивните композити в цикличен жизнен цикъл, което ще бъде голяма стъпка към устойчиво развитие.
Време на публикуване: 09 ноември 2021 г.
