For noen dager siden publiserte professor Aniruddh Vashisth ved University of Washington en artikkel i det internasjonalt autoritative tidsskriftet Carbon, der han hevdet at han hadde utviklet en ny type karbonfiberkomposittmateriale. I motsetning til tradisjonell CFRP, som ikke kan repareres når den er skadet, kan nye materialer repareres gjentatte ganger.
Samtidig som den nye CFRP-en opprettholder de mekaniske egenskapene til tradisjonelle materialer, gir den en ny fordel, nemlig at den kan repareres gjentatte ganger under påvirkning av varme. Varme kan reparere eventuelle utmattingsskader på materialet, og kan også brukes til å dekomponere materialet når det må resirkuleres på slutten av driftssyklusen. Siden tradisjonell CFRP ikke kan resirkuleres, er det viktig å utvikle et nytt materiale som kan resirkuleres eller repareres ved hjelp av termisk energi eller radiofrekvensoppvarming.
Professor Vashisth sa at varmekilden kan forsinke aldringsprosessen til ny CFRP på ubestemt tid. Strengt tatt bør dette materialet kalles karbonfiberforsterkede vitrimerer (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Glasspolymer (Vitrimerer) er en ny type polymermateriale som kombinerer fordelene med termoplast og termoherdende plast, oppfunnet av den franske vitenskapsmannen professor Ludwik Leibler i 2011. Vitrimermaterialet bruker en dynamisk bindingsutvekslingsmekanisme, som kan utføre reversibel kjemisk bindingsutveksling på en dynamisk måte når den varmes opp, og samtidig opprettholde en tverrbundet struktur som helhet, slik at termoherdende polymerer kan være selvreparerende og resirkuleres som termoplastiske polymerer.
I motsetning til dette er de ofte omtalte karbonfiberkomposittmaterialene karbonfiberforsterkede harpiksmatrisekomposittmaterialer (CFRP), som kan deles inn i to typer: termoherdende eller termoplastiske materialer i henhold til den forskjellige harpiksstrukturen. Termoherdende komposittmaterialer inneholder vanligvis epoksyharpiks, hvis kjemiske bindinger kan permanent konsolidere materialet til ett legeme. Termoplastiske kompositter inneholder relativt myke termoplastiske harpikser som kan smeltes og bearbeides på nytt, men dette vil uunngåelig påvirke materialets styrke og stivhet.
De kjemiske bindingene i vCFRP kan kobles til, frakobles og kobles til på nytt for å oppnå en «mellomvei» mellom termoherdende og termoplastiske materialer. Prosjektforskerne mener at vitrimerer kan bli en erstatning for termoherdende harpikser og unngå akkumulering av termoherdende kompositter på deponier. Forskerne mener at vCFRP vil bli et stort skifte fra tradisjonelle materialer til dynamiske materialer, og vil ha en rekke konsekvenser når det gjelder livssykluskostnader, pålitelighet, sikkerhet og vedlikehold.
For tiden er vindturbinblader et av områdene der bruken av CFRP er stor, og gjenvinning av blader har alltid vært et problem på dette feltet. Etter utløpet av bruksperioden ble tusenvis av utrangerte blader kastet på søppelfyllingen, noe som forårsaket en enorm innvirkning på miljøet.
Hvis vCFRP kan brukes til bladproduksjon, kan det resirkuleres og gjenbrukes ved enkel oppvarming. Selv om det behandlede bladet ikke kan repareres og gjenbrukes, kan det i det minste dekomponeres av varme. Det nye materialet forvandler den lineære livssyklusen til herdeplastkompositter til en syklisk livssyklus, noe som vil være et stort skritt mot bærekraftig utvikling.
Hvis vCFRP kan brukes til bladproduksjon, kan det resirkuleres og gjenbrukes ved enkel oppvarming. Selv om det behandlede bladet ikke kan repareres og gjenbrukes, kan det i det minste dekomponeres av varme. Det nye materialet forvandler den lineære livssyklusen til herdeplastkompositter til en syklisk livssyklus, noe som vil være et stort skritt mot bærekraftig utvikling.
Publisert: 09. november 2021
