Vài ngày trước, giáo sư Aniruddh Vashisth của Đại học Washington đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Carbon có thẩm quyền quốc tế, tuyên bố rằng ông đã phát triển thành công một loại vật liệu composite sợi carbon mới.Không giống như CFRP truyền thống, không thể sửa chữa một khi bị hỏng, các vật liệu mới có thể được sửa chữa nhiều lần.
Trong khi duy trì các tính chất cơ học của vật liệu truyền thống, CFRP mới có thêm một ưu điểm mới, đó là nó có thể được sửa chữa nhiều lần dưới tác động của nhiệt.Nhiệt có thể sửa chữa bất kỳ hư hỏng do mỏi nào của vật liệu và cũng có thể được sử dụng để phân hủy vật liệu khi cần tái chế vào cuối chu kỳ dịch vụ.Vì CFRP truyền thống không thể tái chế nên điều quan trọng là phải phát triển một loại vật liệu mới có thể tái chế hoặc sửa chữa bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt hoặc sưởi ấm tần số vô tuyến.
Giáo sư Vashisth cho biết nguồn nhiệt có thể trì hoãn vô thời hạn quá trình lão hóa của CFRP mới.Nói một cách chính xác, vật liệu này nên được gọi là Vitrimers gia cố bằng sợi carbon (vCFRP, Vitrimers gia cố bằng sợi carbon).Polyme thủy tinh (Vitrimers) là một loại vật liệu polymer mới kết hợp các ưu điểm của nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn do nhà khoa học người Pháp Ludwik Leibler phát minh vào năm 2011. Vật liệu Vitrimers sử dụng cơ chế trao đổi liên kết động, có thể thực hiện trao đổi liên kết hóa học thuận nghịch một cách năng động khi được nung nóng, đồng thời duy trì toàn bộ cấu trúc liên kết ngang, do đó các polyme nhiệt rắn có thể tự phục hồi và được xử lý lại giống như các polyme nhiệt dẻo.
Ngược lại, vật liệu composite sợi carbon thường được gọi là vật liệu composite ma trận nhựa gia cố sợi carbon (CFRP), có thể được chia thành hai loại: nhiệt rắn hoặc nhựa nhiệt dẻo theo cấu trúc nhựa khác nhau.Vật liệu composite nhiệt rắn thường chứa nhựa epoxy, các liên kết hóa học trong đó có thể cố kết vĩnh viễn vật liệu thành một thể.Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo chứa nhựa nhiệt dẻo tương đối mềm có thể được nấu chảy và tái chế, nhưng điều này chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến độ bền và độ cứng của vật liệu.
Các liên kết hóa học trong vCFRP có thể được kết nối, ngắt kết nối và kết nối lại để có được “điểm trung gian” giữa vật liệu nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo.Các nhà nghiên cứu của dự án tin rằng Vitrimers có thể trở thành vật liệu thay thế cho nhựa nhiệt rắn và tránh sự tích tụ của vật liệu tổng hợp nhiệt rắn trong bãi chôn lấp.Các nhà nghiên cứu tin rằng vCFRP sẽ trở thành một bước chuyển lớn từ vật liệu truyền thống sang vật liệu động và sẽ có một loạt tác động về chi phí toàn bộ vòng đời, độ tin cậy, an toàn và bảo trì.
Hiện tại, cánh quạt tuabin gió là một trong những lĩnh vực sử dụng CFRP nhiều và việc thu hồi cánh quạt luôn là một vấn đề trong lĩnh vực này.Sau khi hết hạn sử dụng, hàng nghìn lưỡi dao đã qua sử dụng bị vứt bỏ dưới hình thức chôn lấp, gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường.
Nếu vCFRP có thể được sử dụng để sản xuất lưỡi, nó có thể được tái chế và tái sử dụng bằng cách gia nhiệt đơn giản.Ngay cả khi lưỡi dao đã qua xử lý không thể sửa chữa và tái sử dụng, thì ít nhất nó cũng có thể bị nhiệt phân hủy.Vật liệu mới biến vòng đời tuyến tính của vật liệu tổng hợp nhiệt rắn thành vòng đời tuần hoàn, đây sẽ là một bước tiến lớn hướng tới sự phát triển bền vững.
Nếu vCFRP có thể được sử dụng để sản xuất lưỡi, nó có thể được tái chế và tái sử dụng bằng cách gia nhiệt đơn giản.Ngay cả khi lưỡi dao đã qua xử lý không thể sửa chữa và tái sử dụng, thì ít nhất nó cũng có thể bị nhiệt phân hủy.Vật liệu mới biến vòng đời tuyến tính của vật liệu tổng hợp nhiệt rắn thành vòng đời tuần hoàn, đây sẽ là một bước tiến lớn hướng tới sự phát triển bền vững.
Thời gian đăng: Nov-09-2021