84万吨复合材料废料即将来临！悉尼大学开发复合废料回收方法

　　随着84万吨复合材料废料即将来临，澳大利亚研究人员发现了一种可提高材料回收率和能源效率的回收方法。

　　

　　

　　

　　阿里·哈迪格博士拿着飞机上的废料。

　　

　　所有图片来源：悉尼大学Stefanie Zingsheim

　　

　　悉尼大学（澳大利亚Camperdown）的研究人员开发了新方法，以解决未来汽车、航空航天和可再生能源行业产生的碳/玻璃纤维复合材料废料。

　　

　　土木工程学院的Hadigheh博士说：“碳纤维复合材料被认为是一种‘神奇’材料，它们耐用、耐风化、用途广泛，因此仅在未来十年，它们的使用量预计就将增加至少60%。”“但这种增长也带来了废物的巨大增加。例如，据估计，到2030年，可再生能源行业将产生约50万吨碳和玻璃纤维复合材料废料。”

　　

　　风机叶片、氢罐、飞机、游艇、建筑和汽车制造是预计将成为全球关键复合材料废物流的几个例子。如果不采取适当的回收方法，预计到2050年，仅飞机和风力发电机行业的碳纤维增强聚合物(CFRP)废料的年累积量就将达到840,300吨，相当于34个完整的体育场。

　　

　　虽然回收方法确实存在，但这些废物中的大部分目前都被填埋或焚烧。“原始”复合材料的生产也对环境产生了进一步的影响，包括生产过程中的资源消耗和高能源投入。

　　

　　尽管存在许多回收碳纤维复合材料的方法，悉尼大学的一个研究小组表示，如果这些方法得到充分实施，有可能显着减少70%的能源使用，并防止关键材料流被浪费。

　　

　　为了解决这个问题，Hadigheh博士和他最近的博士毕业生Yaning Wei博士开发了一种新的复合材料回收方法。据报道，他们的方法发表在《复合材料B：工程(Composites Part B: Engineering)》上，与以前的方法相比，确保了材料回收率的提高和能源效率的提高。

　　

　　Hadigheh博士说：“我们的动力学分析表明，与未经处理的CFRP相比，经预处理的CFRP经历了额外的反应阶段，能够在较低的温度下增强分解。”。“溶剂解预处理不仅有助于更大程度的分解，而且通过减少回收过程中的热消耗来保持纤维的机械性能。”

　　

　　从预处理的CFRP中获得的再生纤维据说保留了高达90%的原始强度，超过了仅通过热降解回收的纤维的强度10%。

　　

　　Hadigheh博士补充道：“为了证明我们的方法在现实世界中的适用性，我们使用混合方法成功地回收了CFRP复合材料制成的自行车车架和飞机废料的一部分。这些结果不仅验证了化学预处理的有效性，还证明了回收碳纤维的机械特性得到了改善。”

　　

　　

　　

　　经过回收的产品。

　　

　　在之前的一篇论文中，该团队还根据经济效率和环境影响，对10种不同的碳纤维和玻璃纤维复合材料废物处理系统进行了详细评估，同时考虑了废物的类型及其地理位置。

　　

　　Hadigheh博士的团队发现，溶剂解法——一种在特定压力和温度下使用溶剂可以分解材料的方法——可以回收碳纤维，同时带来高净利润。热回收方法，如催化热解和热解与氧化相结合也提供了很高的经济回报。

　　

　　溶剂解和电化学方法也被证明比填埋和焚烧能显着降低二氧化碳排放到大气中。

　　

　　总之，该大学的研究人员表示，制造商应该超越不断创造原始材料，同时从报废物流中开发回收产品。

　　

　　“这是一个巨大的机会，”魏说。“这不仅是因为各种回收模式具有成本效益，对环境的影响最小。”在供应链日益中断的时代，与进口产品相比，当地回收产品可以提供更直接的产品，并创造一个蓬勃发展的先进制造业。”

　　

　　Hadigheh博士的团队也在开发复合材料的回收方法，最近还为一种机器申请了专利，该机器可以精确对齐回收的碳纤维，从而使它们可以重新利用。