قبل أيام قليلة ، نشر الأستاذ في جامعة واشنطن أنيرود فاشيث ورقة بحثية في المجلة الدولية الموثوقة كاربون ، مدعيًا أنه نجح في تطوير نوع جديد من مادة ألياف الكربون المركبة.على عكس CFRP التقليدية ، التي لا يمكن إصلاحها بمجرد تلفها ، يمكن إصلاح المواد الجديدة بشكل متكرر.
مع الحفاظ على الخصائص الميكانيكية للمواد التقليدية ، يضيف CFRP الجديد ميزة جديدة ، أي أنه يمكن إصلاحه بشكل متكرر تحت تأثير الحرارة.يمكن للحرارة إصلاح أي تلف ناتج عن الإجهاد في المادة ، ويمكن أيضًا استخدامها لتحلل المواد عند الحاجة إلى إعادة تدويرها في نهاية دورة الخدمة.نظرًا لأنه لا يمكن إعادة تدوير CFRP التقليدي ، فمن المهم تطوير مادة جديدة يمكن إعادة تدويرها أو إصلاحها باستخدام الطاقة الحرارية أو تسخين التردد اللاسلكي.
قال البروفيسور Vashisth أن مصدر الحرارة يمكن أن يؤخر إلى أجل غير مسمى عملية الشيخوخة للبلاستيك المقوى بألياف الكربون الجديد.بالمعنى الدقيق للكلمة ، يجب أن تسمى هذه المادة Vitrimers المقواة بألياف الكربون (vCFRP ، Vitrimers المقوى بألياف الكربون).البوليمر الزجاجي (Vitrimers) هو نوع جديد من مادة البوليمر التي تجمع بين مزايا البلاستيك الحراري والبلاستيك الحراري الذي اخترعه العالم الفرنسي البروفيسور Ludwik Leibler في عام 2011. تستخدم مادة Vitrimers آلية تبادل رابطة ديناميكية ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تبادل رابطة كيميائية عكسية بطريقة ديناميكية عند تسخينها ، وفي نفس الوقت تحافظ على بنية متصالبة ككل ، بحيث يمكن للبوليمرات المتصلدة بالحرارة أن تعالج نفسها بنفسها وتُعاد معالجتها مثل بوليمرات التلدن الحراري.
على النقيض من ذلك ، فإن المواد المركبة من ألياف الكربون هي مواد مصفوفة من الراتنج المقوى بألياف الكربون (CFRP) ، والتي يمكن تقسيمها إلى نوعين: بالحرارة أو اللدائن الحرارية وفقًا لهيكل الراتينج المختلف.تحتوي المواد المركبة بالحرارة عادةً على راتنجات الإيبوكسي ، وهي الروابط الكيميائية التي يمكن أن تدمج فيها المادة بشكل دائم في جسم واحد.تحتوي مركبات اللدائن الحرارية على راتنجات لدن بالحرارة ناعمة نسبيًا يمكن صهرها وإعادة معالجتها ، ولكن هذا سيؤثر حتماً على قوة وصلابة المادة.
يمكن توصيل الروابط الكيميائية الموجودة في vCFRP وفصلها وإعادة توصيلها للحصول على "أرضية وسط" بين المواد المتصلدة بالحرارة والمواد البلاستيكية الحرارية.يعتقد باحثو المشروع أن Vitrimers يمكن أن تصبح بديلاً للراتنجات المتصلدة بالحرارة وتجنب تراكم المركبات الحرارية في مدافن النفايات.يعتقد الباحثون أن vCFRP سيصبح تحولًا كبيرًا من المواد التقليدية إلى المواد الديناميكية ، وسيكون له سلسلة من التأثيرات من حيث تكلفة دورة الحياة الكاملة والموثوقية والسلامة والصيانة.
في الوقت الحاضر ، تعد شفرات توربينات الرياح أحد المجالات التي يكون فيها استخدام البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) كبيرًا ، وكان استرداد الشفرات دائمًا مشكلة في هذا المجال.بعد انتهاء فترة الخدمة ، تم التخلص من الآلاف من الشفرات المتوقفة في المكب على شكل مكب ، مما تسبب في إحداث تأثير كبير على البيئة.
إذا كان بالإمكان استخدام vCFRP لتصنيع الشفرات ، فيمكن إعادة تدويرها وإعادة استخدامها عن طريق التسخين البسيط.حتى إذا تعذر إصلاح الشفرة المعالجة وإعادة استخدامها ، فيمكن على الأقل أن تتحلل بالحرارة.تحول المادة الجديدة دورة الحياة الخطية لمركبات التصلب الحراري إلى دورة حياة دورية ، والتي ستكون خطوة كبيرة نحو التنمية المستدامة.
إذا كان بالإمكان استخدام vCFRP لتصنيع الشفرات ، فيمكن إعادة تدويرها وإعادة استخدامها عن طريق التسخين البسيط.حتى إذا تعذر إصلاح الشفرة المعالجة وإعادة استخدامها ، فيمكن على الأقل أن تتحلل بالحرارة.تحول المادة الجديدة دورة الحياة الخطية لمركبات التصلب الحراري إلى دورة حياة دورية ، والتي ستكون خطوة كبيرة نحو التنمية المستدامة.
الوقت ما بعد: نوفمبر 09-2021