Před několika dny publikoval profesor Aniruddh Vashisth z Washingtonské univerzity článek v mezinárodně uznávaném časopise Carbon, v němž tvrdí, že se mu podařilo úspěšně vyvinout nový typ kompozitního materiálu z uhlíkových vláken. Na rozdíl od tradičního CFRP, který nelze po poškození opravit, lze nové materiály opravovat opakovaně.
I když si zachovává mechanické vlastnosti tradičních materiálů, nový CFRP přidává novou výhodu, a to, že jej lze opakovaně opravovat působením tepla. Teplo dokáže opravit jakékoli únavové poškození materiálu a lze jej také použít k rozkladu materiálu, když je třeba jej na konci provozního cyklu recyklovat. Vzhledem k tomu, že tradiční CFRP nelze recyklovat, je důležité vyvinout nový materiál, který lze recyklovat nebo opravit pomocí tepelné energie nebo radiofrekvenčního ohřevu.
Profesor Vashisth uvedl, že zdroj tepla může na neurčito oddálit proces stárnutí nového CFRP. Přesně vzato by se tento materiál měl nazývat uhlíkovými vlákny vyztužené vitrimery (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Skelný polymer (Vitrimers) je nový typ polymerního materiálu, který kombinuje výhody termoplastických a termosetových plastů, které v roce 2011 vynalezl francouzský vědec profesor Ludwik Leibler. Materiál Vitrimers využívá mechanismus dynamické výměny vazeb, který při zahřívání umožňuje reverzibilní chemickou výměnu vazeb dynamickým způsobem a zároveň si jako celek zachovává zesítěnou strukturu, takže termosetické polymery se mohou samoopravovat a znovu zpracovávat podobně jako termoplastické polymery.
Naproti tomu materiály běžně označované jako kompozitní materiály z uhlíkových vláken jsou kompozitní materiály s pryskyřičnou matricí vyztuženou uhlíkovými vlákny (CFRP), které lze podle struktury pryskyřice rozdělit na dva typy: termosetické nebo termoplastické. Termosetické kompozitní materiály obvykle obsahují epoxidovou pryskyřici, jejíž chemické vazby mohou trvale spojit materiál do jednoho celku. Termoplastické kompozity obsahují relativně měkké termoplastické pryskyřice, které lze tavit a znovu zpracovávat, ale to nevyhnutelně ovlivní pevnost a tuhost materiálu.
Chemické vazby v vCFRP lze spojovat, rozpojovat a znovu spojovat, aby se dosáhlo „střední cesty“ mezi termosetovými a termoplastickými materiály. Výzkumníci projektu se domnívají, že vitrimery se mohou stát náhradou za termosetové pryskyřice a zabránit hromadění termosetových kompozitů na skládkách. Výzkumníci se domnívají, že vCFRP se stane významným posunem od tradičních materiálů k dynamickým materiálům a bude mít řadu dopadů, pokud jde o náklady na celý životní cyklus, spolehlivost, bezpečnost a údržbu.
V současné době jsou lopatky větrných turbín jednou z oblastí, kde je využití CFRP velké, a jejich využití v této oblasti vždy představovalo problém. Po uplynutí životnosti byly tisíce vyřazených lopatek vyhozeny na skládky, což mělo obrovský dopad na životní prostředí.
Pokud lze vCFRP použít k výrobě čepelí, lze ji recyklovat a znovu použít pouhým zahřátím. I když ošetřenou čepel nelze opravit a znovu použít, alespoň ji lze rozložit teplem. Nový materiál transformuje lineární životní cyklus termosetových kompozitů na cyklický životní cyklus, což bude velkým krokem k udržitelnému rozvoji.
Pokud lze vCFRP použít k výrobě čepelí, lze ji recyklovat a znovu použít pouhým zahřátím. I když ošetřenou čepel nelze opravit a znovu použít, alespoň ji lze rozložit teplem. Nový materiál transformuje lineární životní cyklus termosetových kompozitů na cyklický životní cyklus, což bude velkým krokem k udržitelnému rozvoji.
Čas zveřejnění: 9. listopadu 2021
