W dziedzinie materiałów kompozytowych wydajny i przyjazny dla środowiska recykling ciągłych włókien węglowych od dawna stanowi znaczące wyzwanie. Naukowcy z Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics (EMI) ogłosili niedawno przełomową technologię, która wykorzystuje lasery o dużej mocy do odzyskiwania ciągłych włókien węglowych z polimerów wzmocnionych włóknami (FRP) bez uszkodzenia integralności strukturalnej. Postęp ten oznacza poważny skok recyklingu włókien węglowych i odblokowuje nowe możliwości zastosowań przemysłowych.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych metod recyklingu, które zazwyczaj obejmują niszczenie materiałów kompozytowych, a tym samym skracanie włókien węglowych, jednocześnie zagrażając ich wydajności, technika Fraunhofera EMI wykorzystuje lasery o dużej mocy do lokalnego degradacji matrycy polimerowej w wielowarstwowych polimerach o wysokiej temperaturze. Takie podejście zachowuje pierwotną długość i siłę włókien, jednocześnie oferując znaczne korzyści ekologiczne i ekonomiczne. Kierownik projektu Mathieu Imbert wyjaśnia: „Jednocześnie osiągamy pirolizę matrycy i uwalnianie włókien z realnym szybkością, bez szkodych włókien węglowych”.
Technologia ta jest szczególnie odpowiednia do odzyskiwania ciągłych włókien węglowych ze złożonych struktur, takich jak ciśnienie zbiorników wodorowych, w których włókna są ranne wokół plastikowych wkładek, aby umożliwić zbiornikom wytrzymać ciśnienia serwisowe do 700 barów. Dzięki precyzyjnie kontrolowanej temperaturze naukowcy mogą usunąć matrycę termoutwardzalną bez uszkodzenia włókien, zapewniając, że włókna z recyklingu zachowują charakterystykę wydajności równoważną nowym.
Podczas gdy wyzwania pozostają jak określenie optymalnego okna procesu, biorąc pod uwagę, że degradacja matrycy termoutwardzatu występuje od 300 do 600 stopni, podczas gdy włókna ryzykują uszkodzenia blisko 600 stopni -Imber podkreśla: „Stworzyliśmy równowagę między wydajnością procesu a jakością materiałów z recyklingu”. Ponadto, ponieważ ciepło jest stosowane tylko lokalnie, a włókna można stale odzyskiwać, grube zbiorniki wodorowe nie wymagają już długich procesów pirolizy lub wysokich kosztów. W szczególności ta metoda recyklingu wspomaganego laserowo zużywa zaledwie jedną piątą energii potrzebnej do uzyskania nowych włókien-kluczowe przewagę wśród rosnących kosztów energii i rosnących wymagań środowiskowych.
W miarę wzrostu globalnego nacisku na zrównoważony rozwój, kompozytów termoplastycznych włókien węglowych zyskują szeroką uwagę na ich doskonałą zdolność do recyklingu. Wiodący gracz branżowy Zhishang New Materials aktywnie eksploruje i opracowuje podobne zaawansowane technologie recyklingu i kompozytów o wysokiej wydajności. Dzięki ciągłym innowacjom firma ma na celu zwiększenie kajdata materialnego, zmniejszenie odpadów zasobów i zwiększenie rozwoju produkcji zielonej. Obecnie Zhishang jest głęboko zaangażowany w projekty badawczo-rozwojowe koncentrujące się na dostarczaniu bardziej przyjaznych dla środowiska i wydajności roztworów kompozytowych z włókna węglowego na rynkach w Chinach i poza nią.
Patrząc w przyszłość, rozwój takich inicjatyw obiecuje odblokować unikalny potencjał kompozytów z włókien węglowych w różnych branżach, zbiorowo torując drogę dla bardziej ekologicznej i bardziej wydajnej przyszłości.
