科學家發現植物酸使碳纖維不易燃燒更容易回收利用
據外媒New Atlas報導,碳纖維複合材料可能很輕、很結實,但讓它們的抗燃性一直是個難題。不過現在,韓國科學家發現,一種植物衍生的物質既能讓它們不燃燒,又能讓它們更容易回收。過去,為了使碳纖維複合材料具有抗燃性,人們將鹵素添加到碳纖維複合材料中。但是,由於在焚燒材料進行回收時,會產生有毒物質,因此最終在全世界範圍內禁止使用。焚燒過程中,複合材料中的環氧樹脂被燒掉,只留下碳纖維的碎片。
在Yong-Chae Jung博士的帶領下,韓國科學技術研究院(KIST)的研究人員最近嘗試用單寧酸來代替鹵素。單寧酸是一種豐富的天然多酚,由植物產生。當添加到環氧樹脂中時,該酸改善了該樹脂與碳纖維的粘合能力。但更重要的是,當單寧酸暴露在火焰中時就會炭化–這就在碳纖維表面形成了一個炭化層,從而使火焰中的氧氣無法進入材料中。因此,這種複合材料既堅硬又耐燃。
此外,只要將材料放在處於超臨界流體狀態的水中,就能徹底回收利用–這意味著液體的溫度和壓力被保持在特定的臨界水平之上。複合材料在浸泡後“數十分鐘”內就會溶解,使99%以上的纖維和樹脂都能得到回收。
更重要的是,回收的樹脂可以用來生產碳量子點,目前碳量子點被利用在LED和有機太陽能電池等物品中。
“我們創造了一種應用範圍擴大的複合材料,與傳統的碳纖維增強塑料相比,在阻燃性、機械剛性和可回收性方面都有顯著的改善。”Yong-Chae Jung博士說。“這些改進的性狀意義重大,因為它們決定了所述複合材料的應用範圍。”
有關該研究的論文近日發表在《Composites Part B: Engineering》雜誌上。