电商部创新者Oak Ridge国家实验室设计闭路进程合成异常强效碳纤维强化聚合物并随后恢复所有初始组件

CFRP以轻重、强度和耐用性闻名的复合材料,在减重和提高汽车、飞机和航天器等车辆的燃料效率方面发挥着关键作用。

亚博网站下载传统CFRP在回收方面构成挑战,往往归结为单用材料并存大量碳脚印反之,ORNL闭环技术详解亚博老虎机网登录单元报告物理科学提供大有希望解决这一艰巨挑战

将动态交叉化成商品聚合体 实现功能化亚博网站下载并添加交叉连接器 令它像热塞特素材亚博网站下载动态交叉化使我们能够破解化学链路并处理或回收碳纤维复合材料.

Md Anisur Rahman Chemist和发明者院Oak Ridge国家实验室

传统热集素量永久交叉化,意指它一旦合成、治愈、模化和形状后无法再处理ORNL系统向聚合物矩阵及其嵌入式碳纤维介绍动态化学分组

特殊方法允许聚合矩阵和碳纤维经历多处理周期而不经历机械性能退化,如强度和强度

Rahman与ORNL化学实战赛托一起率先研究,2023年Battelle承认该研究为ORNL创创创者

多数实验由Rahman和ORNL博士后同学Menisha Karunathna Koralage完成团队联合提交专利申请

我们发明强可回收碳纤维复合纤维和聚合物因动态联结的存在而产生强力插接.

Tomonori Saito化学家Oak Ridge国家实验室

亚博网站下载界面安全通过共价交互绑定材料,并可用热或特定化学过程按需有选择地松绑

赛藤补充道功能化纤维与聚合物可动态交换交叉复合结构因接口特征而实为硬性令材料非常强....

亚博网站下载热电流等常规聚合物常用永久联结材料,如金属、碳、混凝土、玻璃、陶瓷和塑料组成复合件等多构件材料

亚博网站下载然而,ORNL材料中,聚合物、碳纤维和交叉链路测试后,可恢复原创素材独有属性允许材料组件释放回收使用,当一种被称为pinacol的具体酒精取代交叉连接器的共价联结时使用

亚博网站下载闭环回收实验室规模不损起始料...亚博网站下载当我们回收复合材料时,我们回收100%起始材料-交叉链路器、聚合物、纤维Rahman加法

...这就是我们工作的重要性齐藤说...亚博网站下载其它复合回收技术在回收过程期间往往会丢失组件起始材料....

可逆交叉CFRP提供多项额外优势,包括快速温度搭建、自适应性能和修复复合矩阵内微裂口能力

亚博网站下载面向未来,闭路回收CFRP有可能通过将循环轻量材料整合到清洁能源技术中实现低碳制造革命化

亚博网站下载研究者从自然中提取启发,利用动态接口生成弹性素材举个例子,nacre, 海洋贝类和其他软体壳壳中发现的斜坡母体, 显示异常强悍性, 能够变形而无折损

此外,海贝显示强粘上表面,同时有效分解能量在需要时分解以这些原则为基础,研究人员力求优化碳纤维和聚合矩阵之间的跨子化学作用,以加强跨子粘合并增强CFRP的硬性

复合强度几乎比传统环氧复合值高2倍其它机械性能也很好.

Md Anisur Rahman Chemist和发明者院Oak Ridge国家实验室

亚博网站下载抗拉强度表示材料拉动时可承受压力,在类似纤维加固复合材料中达到创记录高点,测量量为731兆帕超过不锈钢强度并超过汽车使用的传统环氧合成CFRP

此外,在ORNL材料中,纤维接口和聚合物之间的动态共价联结显示比没有动态联结的聚合物增加43%插接

动态共价债券有助于闭环回收亚博网站下载传统矩阵材料将碳纤维与聚合物分离证明具有挑战性ORNL化学方法切除功能场点的纤维,使纤维与聚合物分离并复用

Karunarathna Koralage、Rahman和Saito在Natasha Ghezawi帮助下改制了商品聚合物S-Bpin

开发出循环乙烯丁共聚物,并分波列斯特集团组成复价链和交叉链和纤维,形成耐用CFRP

由于其复杂性CFRP综合特征需要多种多样的专门知识和高级仪表ORNL的Chris Bowland测试抗拉性能,而Guang Yang使用拉曼映射显示化学和结构物种分布Catalin Gainaru和Sungjin金都来自ORNL提供Rhelogic数据,由UT-ORNL总督主席Alexei Sokolov进一步分析Bingrui Li附属ORNLUT使用扫描电子显微镜显示回收后碳纤维质量的维护

Vivek Chawla和DayakarPenumadu均来自UT,分析内剪强度Harry Meyer IIIORNL使用X-Ray光电分光镜识别附于纤维表面的分子此外,ORNL的Amit Naskar审查论文,他是碳纤维方面的杰出专家。

研究者发现动态交叉性能在材料性能中起着关键作用

Rahman补充道,发现5%交叉作业优于50%增加交叉码量后 聚合物易碎因为我们的交叉链路有三个手似大块结构, 能够建立更多连接并削弱聚合体的灵活性....

研究队准备在下一个阶段探索涉及玻璃纤维合成物的类似研究努力维护高性能标准,同时降低各种应用的成本和碳足迹,包括航空航天、汽车、海洋、体育产品、建设和工程

此外,团队旨在精简新技术生产成本,提高未来潜在许可证持有者商业可行性

...亚博网站下载特别是风轮机、电动车辆、航空航天材料甚至体育用品应用Rahman指出

研究由能源局车辆技术局赞助。Raman绘图由DE电力局赞助

亚博老虎机网登录UT-Battelle代表DE科学局监督ORNL管理亚博老虎机网登录科学局是美国物理基础研究的最大支持者,致力于处理我们时代最紧迫的一些挑战。

源码 :https://www.ornl.gov