Een paar dagen geleden publiceerde professor Aniruddh Vashisth van de Universiteit van Washington een artikel in het internationaal gezaghebbende tijdschrift Carbon, waarin hij beweerde dat hij met succes een nieuw type koolstofvezelcomposietmateriaal had ontwikkeld. In tegenstelling tot traditioneel CFRP, dat niet gerepareerd kan worden als het eenmaal beschadigd is, kunnen nieuwe materialen wel herhaaldelijk gerepareerd worden.
Hoewel de mechanische eigenschappen van traditionele materialen behouden blijven, biedt het nieuwe CFRP een nieuw voordeel: het kan herhaaldelijk worden gerepareerd onder invloed van hitte. Hitte kan vermoeiingsschade aan het materiaal herstellen en kan ook worden gebruikt om het materiaal te ontbinden wanneer het aan het einde van de gebruikscyclus moet worden gerecycled. Omdat traditioneel CFRP niet kan worden gerecycled, is het belangrijk om een nieuw materiaal te ontwikkelen dat kan worden gerecycled of gerepareerd met behulp van thermische energie of radiofrequentieverwarming.
Professor Vashisth zei dat de warmtebron het verouderingsproces van het nieuwe CFRP onbeperkt kan vertragen. Strikt genomen zou dit materiaal Carbon Fiber Reinforced Vitrimers (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers) moeten heten. Glaspolymeer (Vitrimers) is een nieuw type polymeermateriaal dat de voordelen van thermoplastische en thermohardende kunststoffen combineert, uitgevonden door de Franse wetenschapper professor Ludwik Leibler in 2011. Vitrimers maakt gebruik van een dynamisch bindingsuitwisselingsmechanisme, dat bij verhitting op dynamische wijze een omkeerbare chemische bindingsuitwisseling kan uitvoeren en tegelijkertijd een vernette structuur als geheel behoudt, waardoor thermohardende polymeren zelfherstellend en herverwerkbaar zijn, net als thermoplastische polymeren.
De materialen die gewoonlijk koolstofvezelcomposieten worden genoemd, zijn daarentegen koolstofvezelversterkte harsmatrixcomposieten (CFRP). Deze kunnen worden onderverdeeld in twee soorten: thermohardend en thermoplastisch, afhankelijk van de harsstructuur. Thermohardende composietmaterialen bevatten meestal epoxyhars, de chemische verbindingen die het materiaal permanent tot één geheel kunnen verenigen. Thermoplastische composieten bevatten relatief zachte thermoplastische harsen die kunnen worden gesmolten en herverwerkt, maar dit zal onvermijdelijk de sterkte en stijfheid van het materiaal beïnvloeden.
De chemische verbindingen in vCFRP kunnen worden verbonden, verbroken en opnieuw verbonden om een 'middenweg' te creëren tussen thermohardende en thermoplastische materialen. Onderzoekers van het project geloven dat Vitrimers een vervanger kunnen worden voor thermohardende harsen en de ophoping van thermohardende composieten op stortplaatsen kunnen voorkomen. Onderzoekers geloven dat vCFRP een belangrijke verschuiving zal betekenen van traditionele materialen naar dynamische materialen en een reeks gevolgen zal hebben op het gebied van kosten gedurende de volledige levenscyclus, betrouwbaarheid, veiligheid en onderhoud.
Windturbinebladen zijn momenteel een van de toepassingen waar CFRP veelvuldig wordt gebruikt, en de terugwinning van bladen is in deze sector altijd een probleem geweest. Na het verstrijken van de gebruiksperiode werden duizenden afgedankte bladen op de stortplaats gedumpt, wat een enorme impact op het milieu had.
Als vCFRP gebruikt kan worden voor de productie van wieken, kan het gerecycled en hergebruikt worden door simpelweg verhitting. Zelfs als het behandelde wiek niet gerepareerd en hergebruikt kan worden, kan het in ieder geval door verhitting afgebroken worden. Het nieuwe materiaal transformeert de lineaire levenscyclus van thermohardende composieten in een cyclische levenscyclus, wat een grote stap is in de richting van duurzame ontwikkeling.
Als vCFRP gebruikt kan worden voor de productie van wieken, kan het gerecycled en hergebruikt worden door simpelweg verhitting. Zelfs als het behandelde wiek niet gerepareerd en hergebruikt kan worden, kan het in ieder geval door verhitting afgebroken worden. Het nieuwe materiaal transformeert de lineaire levenscyclus van thermohardende composieten in een cyclische levenscyclus, wat een grote stap is in de richting van duurzame ontwikkeling.
Plaatsingstijd: 09-11-2021
