華盛頓大學(xué)教授Aniruddh Vashisth開發(fā)了一種新的,、非常堅固的、輕型的碳纖維復(fù)合材料,。這種新的碳纖維復(fù)合材料與傳統(tǒng)的碳纖維不同,,因為它可以被反復(fù)修復(fù)。對于目前的碳纖維材料,,一旦損壞,,基本上是不可能修復(fù)或回收的。
新的碳纖維復(fù)合材料與傳統(tǒng)的碳纖維一樣堅固,,但有一個好處,,那就是可以利用熱量反復(fù)修復(fù)。熱量可以逆轉(zhuǎn)材料的任何疲勞損傷,,當(dāng)材料需要回收時,,它也可以被用來分解。由于傳統(tǒng)的碳纖維無法被回收,,開發(fā)一種可以使用傳統(tǒng)熱源或射頻加熱進(jìn)行回收或修復(fù)的材料是一項關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn),。
Vashisth教授說,熱源可以被用來無限期地推遲他的新碳纖維復(fù)合材料的老化過程,。這種材料屬于一個被稱為碳纖維增強(qiáng)玻璃纖維(vCFRP)的組別,。相比之下,今天通常使用的碳纖維材料是碳纖維增強(qiáng)的聚合物(CFRP),。傳統(tǒng)上,,CFRP是熱固性或熱塑性的。熱固性品種使用帶有化學(xué)鏈接的環(huán)氧樹脂,,將其固定在一起并永久硬化。熱塑性品種使用一種較軟的膠水,,可以被熔化和重新加工,,但這樣做會影響其強(qiáng)度和剛度。
vCFRP依靠能夠鏈接,、解除鏈接和重新鏈接的玻璃纖維,,與其他兩種材料相比,提供了某種中間地帶,。項目研究人員認(rèn)為,,vCFRP材料是許多由熱固性材料制造的產(chǎn)品的替代品,可以防止碳纖維材料在垃圾填埋場的堆積,。這種材料將把塑料的線性生命周期變成一個圓形的生命周期,,類似于鋁。
今天,碳纖維復(fù)合材料常用的地方之一是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片,。這些風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的缺點(diǎn)之一是材料不能被回收,。這些葉片的壽命也是有限的,由于它們不能被回收,,當(dāng)需要更換時,,舊的葉片就會被放入垃圾場。數(shù)以千計的這些葉片將在未來幾年內(nèi)從用于發(fā)電的風(fēng)力渦輪機(jī)上拆下,。由于碳元素的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定,,這些葉片在環(huán)境中永遠(yuǎn)不會分解,將永遠(yuǎn)留在它們被放置的地方,。
由碳纖維復(fù)合材料制成的材料(如風(fēng)力渦輪機(jī)葉片)的回收問題,,突出了風(fēng)能的一個鮮為人知的挑戰(zhàn)。并非所有與可再生電力相關(guān)的東西都是可以回收的,。產(chǎn)生清潔電力所需的一些部件本身就會給環(huán)境帶來問題,。
如果這些葉片將來能用新的vCFRP制造出來,也許可以簡單地用熱來更新葉片,,使它們再次準(zhǔn)備好運(yùn)行,。即使它們不能被修復(fù)和重新使用,至少可以用熱量來分解它們,,而不是簡單地把它們永遠(yuǎn)埋在垃圾堆里,。