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碳纤维:性能高却难回收?威立雅有妙招

2018-12-05 14:21

一个半世纪前,爱迪生用灯泡点亮世界,而随着电灯一起出现的,还有被用作灯丝的碳化棉丝线,也就是我们所说的碳纤维。这种材料曾因钨丝的出现而被替代和冷落,也曾在20世纪在航天航空领域大放异彩。虽然近年来这种材料得到了普及,它的回收却又成为摆在人们面前的难题……

如此跌宕起伏的故事背后,究竟有什么鲜为人知的原因呢?听小威来给你讲讲吧:

性能优越却难以回收,让人头疼的碳纤维

这一切还要从碳纤维极其出色的性能讲起:这是一种“外柔内刚”的高强度纤维材料。它质量轻、强度高,有着非常优秀的耐腐蚀特性,同时在导电、导热及电磁屏蔽方面都表现良好。

据估计,全世界每年的产量为860万吨,且市场需求以每年5%的速度增长。

在航天航空领域,最新的空客350机型中的碳纤维含量达到了53%。在风力发电所使用的涡轮叶片上,碳纤维更是绝佳的材料——相比于传统的玻璃纤维叶片,碳纤维制成的涡轮叶片不仅具有更好的耐用性,而且刚性更高,因此能在风力大时确保稳定可靠,在风力小时又能更有效地进行发电。汽车制造厂家们也在不遗余力地挖掘这一材料的潜能,用于制作更加轻量化、更节能的汽车。

可以说,小到高级网球拍和钓鱼竿,大到赛车和航天飞机,如今生活中的方方面面都能找到碳纤维的身影。

然而,这种性能优秀的材料有个致命问题——回收价值大,但是难度极高!

原来,我们常说的碳纤维材料是一种复合性材料,其中的碳纤维以一种纤长且精密的方式排列,并由树脂固化,才造就了工业用碳纤维材料的优秀性能。不过,碳纤维材料中的树脂部分容易老化,碳纤维却经常是完好无损的,因此如果能将其利用,会具有巨大的价值。

让人们头疼的是,回收这些材料时需要将老化的树脂与碳纤维分离,此过程中极难做到不损伤碳纤维的性能。目前为止,大多数复合材料最终的归宿都是填埋场或者焚烧厂,然而随着工业制造对碳纤维需求的增长,填埋和焚烧会毫无疑问地增加环境负担。

威立雅创新与研究中心:碳纤维回收,我有妙招

为了破解这个环境难题,威立雅在法国利麦(Limay)的研究中心成立了专门的研究小组。今天,我们就一起来看看他们目前的研究成果吧!

首先,垃圾填埋厂的垃圾被填埋处理之前,威立雅会对其进行再分类,从中回收老化的碳纤维复合材料。

随后,威立雅对这些老化碳纤维材料进行热解,也就是通过高温使复合材料进行降解,尽可能地去除其中的树脂聚合物,分离出碳纤维原材料。

但是回收工作到这里并没有结束,还需要将回收到的碳纤维原材料重新与树脂进行聚合固化。完成这一步之后,回收碳纤维就摇身一变,成为了高强度轻体量的工业材料新宠——再生碳纤维材料!

这种再生碳纤维材料不仅比全新的碳纤维更便宜,而且没有了生产碳纤维原材料所必须的耐火化、碳化等高能耗工艺,生产成本和污染也都大大减少了呢!

目前,威立雅研究的重心仍然处于对碳纤维材料的二次利用上,但是研究人员也在同时研究多次回收利用、同时保持碳纤维优秀性能的方法。一旦成功,碳纤维将在真正意义上成为一种清洁型的新材料呢!

其实呀,稍微了解我们的人都知道,这早就不是威立雅第一次对“难啃的骨头”采取行动啦!在德国,威立雅就解决了报废的风力发电组件因为无法回收而造成的环境问题。在法国南部的Rooset市,威立雅就建造了欧洲首座太阳能电池板回收工厂,并且用自动机器人来完成拆解,达到对95%的材料处理和回收。

我们相信,只要善于使用365投注的思路,再难回收的废弃物,我们都不怕!

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