NREL发布碳纤维复合材料（热乙酸）解构方法

Ajinkya Pal（左）、Sydney Reiber、Stephen Dempsey 和 Ciaran Lahive 是来自美国国家可再生能源实验室 (NREL) BOTTLE 联盟的研究团队成员，该团队正在开发一种高效分解复合碳纤维的方法，避免其进入垃圾填埋场。来源 |  Joe DelNero，NREL

碳纤维复合材料通常由环氧胺树脂制成。这些树脂通常由高度复杂的分子混合物构成。在回收之前准确识别树脂的化学性质是一项挑战。因此，碳纤维复合材料的回收方法必须极其可靠，并且能够处理各种树脂配方。

BOTTLE 团队的解决方案出奇地简单。热乙酸（与食醋中的化合物相同）可以裂解这些树脂中的所有关键键。前 NREL 博士后研究员 Ciaran Lahive（现就职于曼彻斯特大学）是本研究的共同第一作者，他在为另一个项目进行深入反应筛选时演示了这一反应。

该团队获得了非凡的发现：树脂中的聚合物网络不仅能快速溶解，而且乙酸还能稳定其化学成分，从而实现可重复使用的化学结构单元的高产量。NREL实习生Katie Stevenson（现就职于哥伦比亚大学）和Sydney Reiber（现就职于格拉茨大学）进行了大量的优化工作，最终开发出一种能够有效处理各行各业报废（EOL）废弃物的工艺。

重要的是，研究人员还确定了回收碳纤维 (rCF) 的强度没有受到影响，而强度对于确保其从复合材料中提取后保持其价值至关重要。为了证明这一点，他们取了 80 克由复合材料制成的废弃山地自行车车架并将其拆解。利用刚刚提取的碳纤维，他们制造出新的复合材料，其强度重量比是钢的两倍多。

预计再生碳纤维的成本与原生纤维相比相当低，仅为每公斤1.50美元，而且考虑到回收的环氧树脂结构单元，其能耗几乎为零。该工艺不仅限于碳纤维复合材料，还可以处理涡轮叶片、船体或汽车保险杠和引擎盖中的玻璃纤维复合材料。

“从长远来看，这项技术可以用来从目前堆积在垃圾填埋场的复杂复合废物流中创造价值，”BOTTLE 首席执行官、该研究的资深作者、国家可再生能源实验室 (NREL) 高级研究员 Gregg Beckham 表示。“目前的技术还无法对这类废物流产生影响，但我们认为这项工艺在这方面的应用也大有裨益。”

这项工作由美国能源部先进材料与制造技术办公室和生物能源技术办公室资助，是 BOTTLE项目的一部分。此外，特拉华大学复合材料中心还宣布了BOTTLE资助机会，并提供了额外资金。