在風力發電機葉片、航空航天的精密部件上以及新能源汽車的輕量化車身中,被稱為“新材料之王”的碳纖維復合材料(CFRP)正以其輕量化、高強度的優勢,成為高端制造領域的“香餑餑”。然而,這個“材料界明星”卻有著難以言說的“環境之痛”——傳統CFRP依賴石油基熱固性樹脂,固化后形成的永久交聯結構讓其“寧折不彎”,全球每年因此產生的數百萬噸廢棄物只能填埋或焚燒,給生態環境帶來沉重負擔。
如何讓“新材料之王”既保持性能優勢,又能“循環新生”?近日,鹽城工學院“松韻智創”團隊交出了一份亮眼的答卷——他們歷時兩年研發的生物基Vitrimer材料,不僅破解了CFRP回收難題,更賦予材料“自修復”“形狀記憶”等智能特性,為綠色制造寫下生動注腳。
痛點直擊:從“不可回收”到“循環新生”的產業之問
數據顯示,全球每年CFRP廢棄物超300萬噸,我國作為制造業大國,這一數字正以每年15%的速度增長。這一困境與“雙碳”目標下的產業需求形成強烈反差。“十四五”國家戰略性新興產業發展規劃明確提出,要加快復合材料研發及產業化,推動其在航空航天、新能源、軌道交通等領域的應用。如何讓CFRP從“用后即棄”轉向“循環再生”,成為亟待突破的關鍵技術瓶頸。
技術突圍:用“動態化學鍵”激活材料“生命力”
面對難題,“松韻智創”團隊另辟蹊徑將目光投向了“動態共價鍵”——一種能在特定條件下斷裂重組的化學鍵。團隊以天然可再生的松香和生物基癸二酸為原料,通過酸化改性和動態鍵設計,成功開發出無催化固化的生物基Vitrimer材料。這種材料與碳纖維復合后,不僅能在水中即可快速降解,回收95%以上的高純度碳纖維,還能將原料癸二酸循環再利用,真正實現“從自然中來,回自然中去”。
團隊聚焦航空航天零部件、新能源汽車結構件回收和風力發電機葉片領域,市場前景廣闊。目前,團隊已圍繞該技術申請4項發明專利。鹽城工學院“松韻智創”團隊用一項技術創新,為“新材料之王”注入了綠色生命力。
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