化学回收碳纤维的性能恢复通过表面修改与尺寸调整
Dionisis Semitekolos1, Sofia Terzopoulou1, Silvia Zecchi2
1Research Lab of Advanced, Composite, Nano-Materials and Nanotechnology (R-NanoLab), School of Chemical Engineering, National Technical University of Athens, 9 Heroon Polytechniou, GR-15773 Athens, Greece.
Polymers
|January 11, 2025
概括
使用增强等离子体溶解和应用尺寸的碳纤维复合材料的回收恢复了机械性能. 这种方法通过改进回收碳纤维 (rCFs) 来提高汽车和航空航天行业的可持续性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 可持续制造 可持续制造 可持续制造
背景情况:
- 汽车和航空航天行业对可持续性的需求不断增长,需要有效回收碳纤维增强聚合物 (CFRP).
- 退役的CFRP是一个重要的废物流,推动了对先进回收技术的研究.
- 回收碳纤维 (rCFs) 经常遭受物质退化,限制它们在高性能应用中的可重复使用性.
研究的目的:
- 研究化学辅助溶解和血增强溶解对CFRP回收碳纤维 (CFs) 的影响.
- 评估纤维大小测定在提高循环碳纤维 (rCFs) 的性能方面的有效性.
- 开发一种自动化方法,用于量化在回收过程中的光纤损失.
主要方法:
- 有两种化学回收技术:化学辅助溶解和用等离子体增强溶解.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 进行表面形态分析.
- 通过热重力测量分析 (TGA) 和拉曼光谱学进行结构完整性的评估.
- 单一纤维和线的机械测试.
- 用于表面化学分析的X射线光电子光谱 (XPS).
- 开发一种自动化光学显微镜方法,用于定量发光线损失.
主要成果:
- 与化学辅助溶解相比,用等离子增强溶解在完整的树脂分解中显示出更高的效率.
- 来自这两种方法的回收碳纤维 (rCFs) 的抗拉强度降低了20%左右;尺寸调整将其降低到10%左右.
- XPS证实了rCF表面上含有氧的功能组的存在,改善了纤维矩阵粘附.
- 自动化分析量化了在回收过程中发光线的损失.
结论:
- 用等离子增强溶解是一种更有效的CFRP化学回收方法.
- 回收后的纤维尺寸显著提高了rCFs的机械性能,接近原始纤维的特性.
- 开发的方法为优化CFRP回收利用提供了宝贵的见解,以实现可持续的高性能材料利用.
