Prije nekoliko dana, profesor Sveučilišta u Washingtonu, Aniruddh Vashisth, objavio je rad u međunarodnom autoritativnom časopisu Carbon, tvrdeći da je uspješno razvio novu vrstu kompozitnog materijala od karbonskih vlakana. Za razliku od tradicionalnog CFRP-a, koji se ne može popraviti nakon oštećenja, novi materijali mogu se popravljati više puta.
Uz zadržavanje mehaničkih svojstava tradicionalnih materijala, novi CFRP dodaje novu prednost, a to je da se može više puta popravljati pod djelovanjem topline. Toplina može popraviti bilo kakvo oštećenje materijala uzrokovano zamorom, a može se koristiti i za razgradnju materijala kada ga je potrebno reciklirati na kraju životnog ciklusa. Budući da se tradicionalni CFRP ne može reciklirati, važno je razviti novi materijal koji se može reciklirati ili popravljati korištenjem toplinske energije ili radiofrekventnog zagrijavanja.
Profesor Vashisth rekao je da izvor topline može neograničeno odgoditi proces starenja novog CFRP-a. Strogo govoreći, ovaj materijal trebao bi se zvati Vitrimeri ojačani karbonskim vlaknima (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Stakleni polimer (Vitrimeri) je nova vrsta polimernog materijala koji kombinira prednosti termoplastične i termoreaktivne plastike koju je 2011. godine izumio francuski znanstvenik profesor Ludwik Leibler. Vitrimerni materijal koristi mehanizam dinamičke izmjene veza, koji može izvoditi reverzibilnu kemijsku izmjenu veza na dinamičan način kada se zagrijava, a istovremeno održavati umreženu strukturu u cjelini, tako da se termoreaktivni polimeri mogu samoobnavljati i ponovno obrađivati poput termoplastičnih polimera.
Nasuprot tome, materijali koji se obično nazivaju kompozitnim materijalima od karbonskih vlakana su kompozitni materijali od smole ojačane karbonskim vlaknima (CFRP), koji se mogu podijeliti u dvije vrste: termoreaktivni ili termoplastični prema različitoj strukturi smole. Termoreaktivni kompozitni materijali obično sadrže epoksidnu smolu, čije kemijske veze mogu trajno učvrstiti materijal u jedno tijelo. Termoplastični kompoziti sadrže relativno mekane termoplastične smole koje se mogu rastopiti i ponovno obraditi, ali to će neizbježno utjecati na čvrstoću i krutost materijala.
Kemijske veze u vCFRP-u mogu se spajati, odspajati i ponovno spajati kako bi se dobila „srednja granica“ između termoreaktivnih i termoplastičnih materijala. Istraživači projekta vjeruju da Vitrimeri mogu postati zamjena za termoreaktivne smole i izbjeći nakupljanje termoreaktivnih kompozita na odlagalištima otpada. Istraživači vjeruju da će vCFRP postati velika promjena od tradicionalnih materijala prema dinamičkim materijalima te da će imati niz utjecaja u smislu troškova cijelog životnog ciklusa, pouzdanosti, sigurnosti i održavanja.
Trenutno su lopatice vjetroturbina jedno od područja gdje je upotreba CFRP-a velika, a recikliranje lopatica oduvijek je bio problem u ovom području. Nakon isteka vijeka trajanja, tisuće istrošenih lopatica odbačene su na odlagalištima otpada, što je uzrokovalo ogroman utjecaj na okoliš.
Ako se vCFRP može koristiti za proizvodnju lopatica, može se reciklirati i ponovno upotrijebiti jednostavnim zagrijavanjem. Čak i ako se obrađena lopatica ne može popraviti i ponovno upotrijebiti, barem se može razgraditi toplinom. Novi materijal pretvara linearni životni ciklus termoreaktivnih kompozita u ciklički životni ciklus, što će biti veliki korak prema održivom razvoju.
Ako se vCFRP može koristiti za proizvodnju lopatica, može se reciklirati i ponovno upotrijebiti jednostavnim zagrijavanjem. Čak i ako se obrađena lopatica ne može popraviti i ponovno upotrijebiti, barem se može razgraditi toplinom. Novi materijal pretvara linearni životni ciklus termoreaktivnih kompozita u ciklički životni ciklus, što će biti veliki korak prema održivom razvoju.
Vrijeme objave: 09. studenog 2021.
