一種阻燃碳纖維增強復合材料已被開發出來。
韓國科學技術院(簡稱KIST)宣布,其先進復合材料研究所的一個研究小組在Yong chae Jung博士的領導下,采用源自植物的鞣酸開發了一種阻燃碳纖維增強塑料(CFRP),同時還提出了一種環保的回收方法。
碳纖維復合材料(CFRP)要比鋼輕約4倍,但強度卻是鋼的10倍,因而被廣泛地應用于航空航天、汽車、造船和體育設備等行業。
從結構上講,CFRP由碳纖維和環氧樹脂構成,它們各自在復合材料中所提供的功能,類似于鋼筋和水泥在混凝土結構中發揮的作用。
為了達到力學剛度,碳纖維與環氧樹脂在CFRP中的結合必須牢固。
此外,CFRP必須防火,因為其應用領域通常與日常生活密切相關,比如,用作建筑材料。
為了在CFRP中產生這種特性,有時需要使用添加劑。
由于具有熱敏性,通常需要添加鹵素阻燃劑來使CFRP防火。
然而,全球已禁止在CFRP中使用鹵素,因為它在焚燒回收時會產生有毒物質。
因此,當務之急是使用一種無毒、安全的材料來使CFRP阻燃。
作為KIST的先進復合材料研究所的首席研究員,Jung Yong-chae博士尋求采用鞣酸(一種環保物質)來提高CFRP的力學剛性和阻燃性。
鞣酸具有與碳纖維結合緊密的特點,燃燒時會變成木炭,燒焦的鞣酸起到阻擋外界氧氣流入的屏障作用。
通過用鞣酸來制備環氧樹脂并與碳纖維共混,KIST的研究團隊設法開發出了一種堅固且阻燃的CFRP。
與容易受熱的傳統環氧樹脂不同,由鞣酸制備的環氧樹脂具有阻燃性且無需添加劑,這意味著在焚燒回收CFRP時產生的有毒物質將不再是個問題。
此外,由于傳統的CFRP在燃燒時會降低其中環氧樹脂的性能,且不能完全回收,因此該研究小組想出了一種新的回收方法。
以超臨界流體狀態將CFRP溶解在水中,也就是說,溫度和壓力要超過設定的水平,這樣,CFRP的回收率就能達到99%以上且不降低碳纖維的性能。
同時還發現,環氧樹脂在溶解時產生了一種所謂“碳點”的物質,它可被用作一種電子材料(光電、傳感和生物成像等)。
與焚化回收的方法不同,這種方法是焚燒環氧樹脂,僅剩下不完整的碳纖維有待回收。
總之,這種新的回收方法可以回收復合材料中的所有組成部分。
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