4 мин. чтения
11/17/2023 11:32:58 AM

Восстановление углеродных волокон из выброшенных композитных материалов

Article Preview Image Благодаря их легкой веса, но замечательную силу, использование CFR в автомобильной, аэрокосмической и возобновляемой энергии.Тем не менее, это означает поиск эффективных способов утилизации отходов, полученных CFRP, имеет важное значение для обеспечения устойчивости в долгосрочной перспективе.Кредит: Lunchboxlarry в Openverse

Минимизация потребления энергии является фундаментальным элементом в нашем пути к устойчивым обществам, а передовые материалы играют ключевую роль в этом отношении.Пластмассы с углеродным волокном (CFRP) и термопластики, армированные из углеродного волокна (CFRTP), являются двумя заметными примерами композитных материалов, которые могут значительно повысить энергоэффективность в различных областях применения.

Эти композиты изготовлены из углеродных волокон, встроенных в полимерную матрицу, такие как эпоксидная смола.Благодаря их низкому весу и замечательной механической прочности, CFRP и CFRTP могут значительно снизить расход топлива самолетов, космических кораблей и автомобилей.Более того, они долговечны и устойчивы к коррозии, что делает их пригодными для применений возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины.

В последние годы спрос на CFRP и CFRTPS вырос взрывным.Однако это также означает, что количество отходов CFRP/CFRTP также быстро увеличивается.Поскольку производство углеродных волокон очень энергоемкость, исследователи искали экономически осуществимых способов восстановления их из отходов CFRP/CFRTP посредством процесса, известного как «мелиорация».

До настоящего времени метод термического разложения (пиролиз), по -видимому, является наиболее эффективной, но сохранение механических свойств восстановленных волокон оказалась сложной.

На этом фоне исследователи из Университета Дошиша, Япония, стремились исследовать преимущества проведения пиролиза CFRP/CFRTP в атмосфере перегретой паровой (SHS), в отличие от стандартной атмосферы.

В недавней статье, опубликованной в композитах, часть A: Applied Science and Manufacturing, доцент Кийотака Обунай и профессор Казуя Окубо раскрывают свои выводы, чтобы пролить свет на этот инновационный подход.

Обоснование проведения пиролиза в атмосфере SHS относительно просто.Доктор Обунай объясняет: «SHS не только предотвращает окисление углеродных волокон, создавая среду с низким содержанием кислорода, но также удаляет остатки полимера с поверхности восстановленных волокон».

Исследователи не только проверили механические характеристики восстановленных углеродных волокон, но и оценили производительность фактических композитов CFRP, изготовленных с использованием этих волокон.С этой целью они провели тесты на прочность на изгиб и тесты на воздействие IZOD, которые оценивают способность материалов выдерживать примененные нагрузки, изгибая и оценивая их сопротивление к внезапным ударам соответственно.

Результаты их экспериментов выявили несколько привлекательных аспектов мелиорации пиролиза в SHS.Во-первых, используя методы передовой микроскопии, исследователи обнаружили, что атмосфера SHS подавляла образование дефектов, подобных ямочникам, называемым «ячейками» в извлеченных волокнах, реализуя гладкую поверхность.Более того, когда пиролиз проводился при высоких температурах (≥ 873 К), волокна, восстанавливаемые в воздушной атмосфере, демонстрировали значительно сниженную прочность на растяжение и прочность на перелом по сравнению с волокнами «девственницы».

Напротив, эти механические свойства оставались относительно одинаковыми в волокнах, восстанавливаемых в атмосфере SHS, подчеркивая преимущество атмосферы SHS в сохранении как вязкости перелома, так и прочности растягиваемых ворот.

Кроме того, волокна, восстанавливаемые в атмосфере SHS, также демонстрировали меньше различий в своих механических свойствах, что делает их производительность более последовательными и более подходящими для практических применений.Кроме того, атмосфера SHS во время пиролиза смягчила деградацию в силе изгиба и силе IZOD, что делает их похожими на композиты, сделанные с девственными волокнами.

Взятые вместе, эти результаты подчеркивают потенциал рекультизации пиролиза в атмосфере SHS для восстановления углеродных волокон из композитов.Предоставляя эффективный способ переработки, этот подход может быть ключом к успешному внедрению CFRP/CFRTP в круговую экономику.

«Эта работа потенциально обеспечивает эффективный метод для мелиорации отходов CFRP и способствует возможным достижению достижения целей устойчивого развития»,-заключает д-р Обунай,-эффективность принятия атмосферы SHS вместо инертных газов для массового переработки пиролизаотходов CFRP следует исследовать в будущей работе ».

Надеемся, что дальнейшие исследования будут укреплять положение CFRP/CFRTP как энергоэффективные и устойчивые материалы для различных применений, что приведет к более экологичному будущему.

Больше информации: K. Obunai и др., Механические характеристики восстановленного углеродного волокна под перегретой паровой атмосферой и его осуществимость для восстановления CFRP/CFRTP, композиты Часть A: прикладная наука и производство (2023).Doi: 10.1016/j.compositesa.2023.107843

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

ИИ может обеспечить широкое использование портативных роботизированных экзоскелетов - на земле и в космосе

6/13/2024 · 4 мин. чтения

ИИ может обеспечить широкое использование портативных роботизированных экзоскелетов - на земле и в космосе

Водоросли в качестве потенциального источника возобновляемого электроэнергии

6/12/2024 · 4 мин. чтения

Водоросли в качестве потенциального источника возобновляемого электроэнергии