تُعرف ألياف الكربون باسم "ملك المواد" و "الذهب الأسود" في الصناعة. تتميز بخصائص الوزن الخفيف والقوة العالية ومقاومة التآكل ، وتستخدم على نطاق واسع في الطيران والفضاء والطاقة والنقل وشفرات طاقة الرياح وجسور البناء والمعدات العسكرية وغيرها من المجالات ، وهي مادة مهمة للدفاع الوطني والإنتاج المدني و الحياة.

في السنوات الأخيرة ، مع دخول صناعة ألياف الكربون فترة من التطور السريع ، ازداد استخدام مركبات ألياف الكربون ، وأنتجت عملية الإنتاج المزيد والمزيد من النفايات. يشير خبراء الصناعة إلى أن جميع جوانب سلسلة صناعة ألياف الكربون ستنتج نفايات ، ومعدل الخردة في عملية الإنتاج والتصنيع وحدها يصل إلى 30٪ إلى 50٪. علاوة على ذلك ، يصعب إصلاح CFRP ، وسيتم التخلص من جزء من الضرر.

نظرًا لأن مركبات ألياف الكربون لا يمكن أن تتحلل في ظل الظروف الطبيعية ، فإن كمية كبيرة من الخردة والنفايات لا يمكن طمرها إلا. وبحسب الإحصائيات ، بلغ الاستخدام العالمي لألياف الكربون في عام 2018 وحده 92600 طن ، منها كمية الخردة 30300 طن. لن يتسبب هذا في تلوث البيئة فحسب ، بل سيؤدي أيضًا إلى إهدار كبير للموارد.

تقنية تحلل البلاستيك المقوى بألياف الكربون في درجة الحرارة المحيطة وإعادة التدوير طور

فريق البحث تقنية يمكنها ببساطة تحلل البلاستيك المقوى بألياف الكربون في درجات حرارة منخفضة. من خلال نقع CFRP في المحلول ، يمكن فصل ألياف الكربون عن الراتينج في وقت قصير ، ويمكن إعادة تدوير مادة الراتنج الخام في نفس الوقت.

هذه التكنولوجيا هي تقنية ثورية جديدة لإعادة CFRP التي يصعب معالجتها إلى المواد الخام وإعادة تدويرها كلها. هذه التقنية مستوحاة من هيكل تفاعل الأكسدة والاختزال الذي يحدث في جسم الإنسان.

سبب قوة CFRP هو مزيج من ألياف الكربون والبلاستيك. لا تنكسر ألياف الكربون بسهولة وهي قوية ولكنها تنثني بسهولة. إذا تم ربط ألياف الكربون بالراتنج ، فإنها تصبح مادة ممتازة بخفة وقوة ، مما يحقق مزيجًا قويًا من ألياف الكربون والبلاستيك ذو القوة المذهلة ، ولكن على العكس من ذلك ، فإنه يمثل أيضًا عقبة كبيرة أمام إعادة التدوير.

من الصعب جدًا تحلل البلاستيك المصلد بالحرارة المستخدم في البلاستيك المقوى بألياف الكربون ، بمجرد أن يصبح صلبًا ، ولا يمكن التخلص منه إلا عن طريق الحرق أو الطمر لفترة طويلة. في السابق ، كان هناك استخدام لعامل مركابتوإيثانول ، والذي يمكنه تدمير رابطة SS داخل CFRP ، لإعادة التدوير ، لكن العامل شديد السمية وغير آمن ولا صديق للبيئة.

قام فريق البحث والتطوير بتحويل انتباههم إلى مادة حيوية طبيعية ، والتي تم إذابتها في الماء ثم إضافتها إلى مذيب عضوي ، حيث تم وضع CFRP ، وتم إذابة الراتنج الموجود في CFRP في المرحلة السائلة بعد التقليب لعدة ساعات في درجة حرارة الغرفة.

المبدأ هو أنه تم استخدام طبيعة المادة ذات البنية الحيوية لإعادة تنظيم رابطة SS في CFRP واستبدال رابطة SS في الراتينج ، وتم إذابة الراتنج المتحلل في المذيب العضوي.

يتحقق التحلل عن طريق استبدال مفتاح SS في CFRP

يتم تشريب CFRP في مذيب ← بعد التحريك لمدة 3 ساعات ← يذوب الراتنج تمامًا ويتم فصل ألياف الكربون تمامًا ← محلول بعد تحلل CFRP

من المتوقع أن تكون هذه التقنية ، التي يمكن أن تتحلل وإعادة استخدام البلاستيك المقوى بألياف الكربون القوية ببساطة عن طريق إضافة مواد بيولوجية إلى المحلول دون استخدام عوامل ضارة ، هي المفتاح لشعبية البلاستيك المقوى بألياف الكربون في عصر الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة.