Pred niekoľkými dňami profesor Aniruddh Vashisth z Washingtonskej univerzity publikoval článok v medzinárodne uznávanom časopise Carbon, v ktorom tvrdil, že úspešne vyvinul nový typ kompozitného materiálu z uhlíkových vlákien. Na rozdiel od tradičného CFRP, ktorý sa po poškodení nedá opraviť, nové materiály sa dajú opravovať opakovane.
Pri zachovaní mechanických vlastností tradičných materiálov prináša nový CFRP novú výhodu, a to možnosť opakovanej opravy pôsobením tepla. Teplo dokáže opraviť akékoľvek poškodenie materiálu únavou a možno ho tiež použiť na rozklad materiálu, keď je potrebné ho recyklovať na konci prevádzkového cyklu. Keďže tradičný CFRP sa nedá recyklovať, je dôležité vyvinúť nový materiál, ktorý sa dá recyklovať alebo opraviť pomocou tepelnej energie alebo rádiofrekvenčného ohrevu.
Profesor Vashisth povedal, že zdroj tepla môže na neurčito oddialiť proces starnutia nového CFRP. Presne vzaté, tento materiál by sa mal nazývať uhlíkovými vláknami vystužené vitriméry (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Sklopolymér (Vitriméry) je nový typ polymérneho materiálu, ktorý kombinuje výhody termoplastických a termosetových plastov, ktoré v roku 2011 vynašiel francúzsky vedec profesor Ludwik Leibler. Materiál Vitriméry využíva mechanizmus dynamickej výmeny väzieb, ktorý pri zahrievaní dokáže vykonávať reverzibilnú chemickú výmenu väzieb dynamickým spôsobom a zároveň si zachováva zosieťovanú štruktúru ako celok, takže termosetické polyméry sa môžu samoopravovať a recyklovať ako termoplastické polyméry.
Naproti tomu bežne označované materiály z uhlíkových vlákien sú uhlíkovými vláknami vystužené živicové kompozitné materiály (CFRP), ktoré možno rozdeliť na dva typy: termosetické alebo termoplastické podľa odlišnej štruktúry živice. Termosetické kompozitné materiály zvyčajne obsahujú epoxidovú živicu, ktorej chemické väzby môžu trvalo spojiť materiál do jedného celku. Termoplastické kompozity obsahujú relatívne mäkké termoplastické živice, ktoré sa dajú roztaviť a opätovne spracovať, ale to nevyhnutne ovplyvní pevnosť a tuhosť materiálu.
Chemické väzby vo vCFRP sa dajú spájať, odpájať a opätovne spájať, aby sa dosiahla „medzinárodná stredná cesta“ medzi termosetovými a termoplastickými materiálmi. Výskumníci projektu sa domnievajú, že vitriméry sa môžu stať náhradou za termosetové živice a zabrániť hromadeniu termosetových kompozitov na skládkach. Výskumníci sa domnievajú, že vCFRP sa stane významným prechodom od tradičných materiálov k dynamickým materiálom a bude mať sériu vplyvov, pokiaľ ide o náklady na celý životný cyklus, spoľahlivosť, bezpečnosť a údržbu.
V súčasnosti sú lopatky veterných turbín jednou z oblastí, kde sa vo veľkej miere využíva CFRP, a ich opätovné získavanie v tejto oblasti bolo vždy problémom. Po uplynutí životnosti boli tisíce vyradených lopatiek vyhodené na skládkach, čo malo obrovský vplyv na životné prostredie.
Ak sa vCFRP dá použiť na výrobu čepelí, je možné ho recyklovať a opätovne použiť jednoduchým zahriatím. Aj keď sa upravená čepeľ nedá opraviť a opätovne použiť, aspoň sa dá rozložiť teplom. Nový materiál transformuje lineárny životný cyklus termosetových kompozitov na cyklický životný cyklus, čo bude veľkým krokom k udržateľnému rozvoju.
Ak sa vCFRP dá použiť na výrobu čepelí, je možné ho recyklovať a opätovne použiť jednoduchým zahriatím. Aj keď sa upravená čepeľ nedá opraviť a opätovne použiť, aspoň sa dá rozložiť teplom. Nový materiál transformuje lineárny životný cyklus termosetových kompozitov na cyklický životný cyklus, čo bude veľkým krokom k udržateľnému rozvoju.
Čas uverejnenia: 9. novembra 2021
