Prije nekoliko dana, profesor Univerziteta 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 se mogu 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. Toplota 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 je rekao da izvor toplote može neograničeno odgoditi proces starenja novog CFRP-a. Strogo govoreći, ovaj materijal bi se trebao zvati Vitrimeri ojačani karbonskim vlaknima (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Stakleni polimer (Vitrimeri) je nova vrsta polimernog materijala koji kombinuje prednosti termoplastične i termoreaktivne plastike koju je izumio francuski naučnik profesor Ludwik Leibler 2011. godine. Vitrimer materijal koristi mehanizam dinamičke izmjene veza, koji može izvršiti reverzibilnu hemijsku izmjenu veza na dinamičan način kada se zagrijava, a istovremeno održavati umreženu strukturu u cjelini, tako da se termoreaktivni polimeri mogu samoobnavljati i reciklirati 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: termoreaktivne ili termoplastične, prema različitoj strukturi smole. Termoreaktivni kompozitni materijali obično sadrže epoksidnu smolu, čije hemijske veze mogu trajno učvrstiti materijal u jedno tijelo. Termoplastični kompoziti sadrže relativno meke termoplastične smole koje se mogu topiti i ponovo obrađivati, ali to će neminovno uticati na čvrstoću i krutost materijala.
Hemijske veze u vCFRP-u mogu se spajati, prekidati i ponovo spajati kako bi se dobila "srednja tačka" između termoreaktivnih i termoplastičnih materijala. Istraživači projekta vjeruju da Vitrimeri mogu postati zamjena za termoreaktivne smole i izbjeći nakupljanje termoreaktivnih kompozita na deponijama. Istraživači vjeruju da će vCFRP postati velika promjena od tradicionalnih materijala ka dinamičkim materijalima i da će imati niz uticaja u smislu troškova tokom cijelog životnog ciklusa, pouzdanosti, sigurnosti i održavanja.
Trenutno su lopatice vjetroturbina jedno od područja gdje je upotreba CFRP-a velika, a recikliranje lopatica je oduvijek bio problem u ovoj oblasti. Nakon isteka vijeka trajanja, hiljade istrošenih lopatica odbačeno je na deponijama, što je imalo ogroman utjecaj na okoliš.
Ako se vCFRP može koristiti za proizvodnju lopatica, može se reciklirati i ponovo upotrijebiti jednostavnim zagrijavanjem. Čak i ako se tretirana lopatica ne može popraviti i ponovo upotrijebiti, barem se može razgraditi toplinom. Novi materijal transformira linearni životni ciklus termoreaktivnih kompozita u ciklični životni ciklus, što će biti veliki korak ka održivom razvoju.
Ako se vCFRP može koristiti za proizvodnju lopatica, može se reciklirati i ponovo upotrijebiti jednostavnim zagrijavanjem. Čak i ako se tretirana lopatica ne može popraviti i ponovo upotrijebiti, barem se može razgraditi toplinom. Novi materijal transformira linearni životni ciklus termoreaktivnih kompozita u ciklični životni ciklus, što će biti veliki korak ka održivom razvoju.
Vrijeme objave: 09.11.2021.
