Pred nekaj dnevi je profesor Aniruddh Vashisth z Univerze v Washingtonu objavil članek v mednarodni avtoritativni reviji Carbon, v katerem trdi, da je uspešno razvil novo vrsto kompozitnega materiala iz ogljikovih vlaken. Za razliko od tradicionalnega CFRP, ki ga po poškodbi ni mogoče popraviti, je nove materiale mogoče večkrat popraviti.
Čeprav ohranja mehanske lastnosti tradicionalnih materialov, novi CFRP dodaja novo prednost, in sicer, da ga je mogoče večkrat popraviti pod vplivom toplote. Toplota lahko popravi morebitne poškodbe materiala zaradi utrujenosti in se lahko uporabi tudi za razgradnjo materiala, ko ga je treba reciklirati na koncu obratovalnega cikla. Ker tradicionalnega CFRP ni mogoče reciklirati, je pomembno razviti nov material, ki ga je mogoče reciklirati ali popraviti z uporabo toplotne energije ali radiofrekvenčnega segrevanja.
Profesor Vashisth je povedal, da lahko vir toplote za nedoločen čas odloži proces staranja novega CFRP. Strogo gledano bi se ta material moral imenovati z ogljikovimi vlakni ojačani vitrimeri (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Stekleni polimer (Vitrimers) je nova vrsta polimernega materiala, ki združuje prednosti termoplastičnih in duroplastičnih plastik, ki jih je leta 2011 izumil francoski znanstvenik profesor Ludwik Leibler. Vitrimerji uporabljajo mehanizem dinamične izmenjave vezi, ki lahko pri segrevanju izvaja reverzibilno kemijsko izmenjavo vezi na dinamičen način in hkrati ohranja zamreženo strukturo kot celoto, tako da se duroplastični polimeri lahko samoobnavljajo in predelujejo kot termoplastični polimeri.
V nasprotju s tem so običajno imenovani kompozitni materiali iz ogljikovih vlaken, kompozitni materiali iz smole, ojačane z ogljikovimi vlakni (CFRP), ki jih lahko glede na različno strukturo smole razdelimo na dve vrsti: termoplastične ali termoplastične. Termoplastični kompozitni materiali običajno vsebujejo epoksi smolo, katere kemične vezi lahko trajno združijo material v eno celoto. Termoplastični kompoziti vsebujejo relativno mehke termoplastične smole, ki jih je mogoče taliti in predelati, vendar to neizogibno vpliva na trdnost in togost materiala.
Kemijske vezi v vCFRP je mogoče povezovati, prekinjati in ponovno povezovati, da se doseže »srednja pot« med termoreaktivnimi in termoplastičnimi materiali. Raziskovalci projekta verjamejo, da lahko vitrimeri postanejo nadomestek za termoreaktivne smole in preprečijo kopičenje termoreaktivnih kompozitov na odlagališčih. Raziskovalci verjamejo, da bo vCFRP pomenil pomemben premik od tradicionalnih materialov k dinamičnim materialom in bo imel vrsto vplivov na stroške celotnega življenjskega cikla, zanesljivost, varnost in vzdrževanje.
Trenutno so lopatice vetrnih turbin eno od področij, kjer je uporaba CFRP velika, predelava lopatic pa je bila na tem področju vedno problem. Po izteku življenjske dobe je bilo na odlagališčih odvrženih na tisoče odsluženih lopatic, kar je povzročilo velik vpliv na okolje.
Če se vCFRP lahko uporablja za izdelavo rezil, ga je mogoče reciklirati in ponovno uporabiti s preprostim segrevanjem. Tudi če obdelanega rezila ni mogoče popraviti in ponovno uporabiti, ga je vsaj mogoče razgraditi s toploto. Novi material spreminja linearni življenjski cikel termoreaktivnih kompozitov v ciklični življenjski cikel, kar bo velik korak k trajnostnemu razvoju.
Če se vCFRP lahko uporablja za izdelavo rezil, ga je mogoče reciklirati in ponovno uporabiti s preprostim segrevanjem. Tudi če obdelanega rezila ni mogoče popraviti in ponovno uporabiti, ga je vsaj mogoče razgraditi s toploto. Novi material spreminja linearni življenjski cikel termoreaktivnih kompozitov v ciklični življenjski cikel, kar bo velik korak k trajnostnemu razvoju.
Čas objave: 9. november 2021
