Mõni päev tagasi avaldas Washingtoni Ülikooli professor Aniruddh Vashisth rahvusvahelises autoriteetses ajakirjas Carbon artikli, milles ta väitis, et on edukalt välja töötanud uut tüüpi süsinikkiust komposiitmaterjali. Erinevalt traditsioonilisest süsinikkiust tugevdatud plastikust (CFRP), mida ei saa pärast kahjustuste tekkimist parandada, saab uusi materjale korduvalt parandada.
Säilitades traditsiooniliste materjalide mehaanilised omadused, lisab uus süsinikkiust tugevdatud plastik (CFRP) uue eelise, nimelt seda saab kuumuse toimel korduvalt parandada. Kuumuse abil saab parandada materjali väsimuskahjustusi ja seda saab kasutada ka materjali lagundamiseks, kui see on pärast kasutustsükli lõppu vaja taaskasutada. Kuna traditsioonilist süsinikkiust tugevdatud plastikut ei saa taaskasutada, on oluline välja töötada uus materjal, mida saab taaskasutada või parandada termilise energia või raadiosagedusliku kuumutamise abil.
Professor Vashisth ütles, et soojusallikas võib uue süsinikkiust tugevdatud plastiku (CFRP) vananemisprotsessi lõputult edasi lükata. Rangelt võttes tuleks seda materjali nimetada süsinikkiuga tugevdatud vitrimeerideks (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Klaaspolümeer (vitrimeerid) on uut tüüpi polümeermaterjal, mis ühendab endas termoplastsete ja termoreaktiivsete plastide eelised, mille leiutas prantsuse teadlane professor Ludwik Leibler 2011. aastal. Vitrimeerimaterjal kasutab dünaamilist sidemevahetusmehhanismi, mis võimaldab kuumutamisel dünaamiliselt teostada pöörduvat keemilist sidemevahetust ja samal ajal säilitada tervikuna ristseotud struktuuri, nii et termoreaktiivsed polümeerid saavad olla isetervenevad ja ümbertöödeldavad nagu termoplastsed polümeerid.
Seevastu süsinikkiust komposiitmaterjalideks nimetatakse tavaliselt süsinikkiust tugevdatud vaiguga maatrikskomposiitmaterjale (CFRP), mida saab vastavalt vaigu struktuurile jagada kahte tüüpi: termoreaktiivsed või termoplastsed. Termoreaktiivsed komposiitmaterjalid sisaldavad tavaliselt epoksüvaiku, mille keemilised sidemed suudavad materjali püsivalt üheks kehaks ühendada. Termoplastsed komposiidid sisaldavad suhteliselt pehmeid termoplastseid vaike, mida saab sulatada ja ümber töödelda, kuid see mõjutab paratamatult materjali tugevust ja jäikust.
vCFRP-s olevaid keemilisi sidemeid saab ühendada, lahti ühendada ja uuesti ühendada, et saavutada termoreaktiivsete ja termoplastsete materjalide vahel „kesktee“. Projekti uurijad usuvad, et vitrimeerid võivad asendada termoreaktiivseid vaiku ja vältida termoreaktiivsete komposiitide kogunemist prügimägedesse. Teadlased usuvad, et vCFRP-st saab oluline nihe traditsioonilistelt materjalidelt dünaamilistele materjalidele ning sellel on mitmeid mõjusid kogu elutsükli maksumuse, töökindluse, ohutuse ja hoolduse osas.
Praegu on tuuleturbiinide labad üks valdkondi, kus süsinikkiust tugevdatud plastikut kasutatakse laialdaselt, ja labade taaskasutamine on selles valdkonnas alati probleemiks olnud. Pärast kasutusaja lõppu visati prügimäele tuhandeid vananenud labasid, mis avaldas keskkonnale tohutut mõju.
Kui vCFRP-d saab kasutada terade valmistamiseks, saab seda lihtsa kuumutamise teel ümber töödelda ja taaskasutada. Isegi kui töödeldud tera ei saa parandada ja taaskasutada, saab seda vähemalt kuumutamise teel lagundada. Uus materjal muudab termoreaktiivsete komposiitide lineaarse elutsükli tsükliliseks elutsükliks, mis on suur samm säästva arengu suunas.
Kui vCFRP-d saab kasutada terade valmistamiseks, saab seda lihtsa kuumutamise teel ümber töödelda ja taaskasutada. Isegi kui töödeldud tera ei saa parandada ja taaskasutada, saab seda vähemalt kuumutamise teel lagundada. Uus materjal muudab termoreaktiivsete komposiitide lineaarse elutsükli tsükliliseks elutsükliks, mis on suur samm säästva arengu suunas.
Postituse aeg: 09.11.2021
