SciRep: Разработан новый электроимпульсный метод переработки углеволокна

Мир стремительно движется к развитому будущему, и полимеры, армированные углеродным волокном, CFRP, играют ключевую роль в обеспечении технологического и промышленного прогресса.

Эти композитные материалы отличаются легкостью и высокой прочностью, что делает их востребованными для применения в различных областях, включая авиацию, аэрокосмическую промышленность, автомобилестроение, ветроэнергетику и спортивное оборудование.

Однако переработка углепластиков представляет собой серьезную проблему, а утилизация отходов является насущным вопросом. Традиционные методы переработки требуют высокотемпературного нагрева или химической обработки, что приводит к сильному воздействию на окружающую среду и увеличению затрат.

Кроме того, сложно восстановить высококачественные углеродные волокна. В связи с этим в качестве перспективного варианта была предложена электрогидравлическая фрагментация. В этом методе интенсивные импульсы ударной волны, генерируемые высоковольтной разрядной плазмой, направляются вдоль границ раздела различных материалов для разделения различных компонентов.

Хотя этот метод является прибыльным, можем ли мы добиться большего? Отвечая на этот вопрос, группа исследователей из Университета Васэда под руководством профессора Чихару Токоро с факультета креативных наук и инженерии, а также Кейта Сато, Манабу Инуцука и Такетоши Коита разработала новый метод прямого электроимпульсного разряда для эффективной переработки углепластиков.

Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Токоро рассказывает о мотивах своей работы:

В наших предыдущих исследованиях мы уже приобрели опыт создания ударных волн в воде с помощью электрических импульсов для эффективного дробления труднообрабатываемых материалов.

Однако в таких областях применения, как литий-ионные батареи, мы обнаружили, что прямой разряд, использующий нагрев Джоуля и расширение паров самого материала, более эффективен для высокопроизводительного разделения, чем ударные волны.

Теперь мы применили этот подход к углепластику, предположив, что он может обеспечить более эффективное разделение по сравнению с существующими методами.

Электроимпульсный метод прямого разряда использует выделение тепла, создание теплового напряжения и силу расширения за счет образования плазмы, что позволяет обойтись без нагрева или химических реагентов. Исследователи сравнили этот метод с электрогидравлической фрагментацией, изучив соответствующие физические свойства восстановленных углеродных волокон, включая длину, прочность на разрыв, адгезию к смоле и структурную деградацию, а также энергетическую эффективность с точки зрения разделения волокон. Они обнаружили, что их новая технология является более эффективной для восстановления углеродных волокон. Она сохраняет относительно более длинные волокна с высокой прочностью, а также точно разделяет углепластики на отдельные волокна, не сохраняя остатки смолы на поверхности.

Кроме того, метод прямого разряда повышает энергоэффективность не менее чем в 10 раз по сравнению с традиционными альтернативами, снижая при этом воздействие на окружающую среду и способствуя рациональному использованию ресурсов.

Таким образом, ожидается, что эта технология ускорит переработку углепластиков и внесет значительный вклад в развитие устойчивого общества.

Токоро заключает:

Результаты наших исследований имеют множество применений, связанных с переработкой углепластиков из отработанных авиационных компонентов, автомобильных отходов и лопастей ветряных турбин. Таким образом, данная инновация поддерживает устойчивое развитие всех отраслей промышленности, обеспечивая эффективное восстановление ресурсов и снижая воздействие на окружающую среду.

Ранее ученые сообщили о переработке полиэтилена в углеволокно.

На иллюстрации: фотография и иллюстрация электродной установки, используемой для прямого разряда. Источник: Scientific Reports (Sci Rep).

14.01.2025


Подписаться в Telegram



Хайтек

Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность

3D-печать меняет правила игры: она дает б...

Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом

Физики научились управлять светом в кроше...

Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего
Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего

От зон стихийных бедствий до экстрем...

Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий
Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий

Ученые из Томского политехнического униве...

100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр
100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр

В Уфимском федеральном исследовательском центр...

От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP

В НИЯУ МИФИ создали онлайн-сервис —...

CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее

Передовая роботизированная система CARMA II ус...

Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+
MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+

Инженеры из MIT придумали, как сдела...

Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры
Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры

Сотрудники лаборатории 3D-печати функциональны...

Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов
Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов

Ученые Томского политехнического университета ...

Свет из земли: как глина превратилась в дисплей
Свет из земли: как глина превратилась в дисплей

Мир дисплеев скоро изменится благодаря новым м...

В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии
В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии

В Национальном исследовательском ядерном униве...

Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям
Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям

Комментирует профессор Майя Вергниори, которая...

Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов
Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов

Катайский насосный завод, который находится в&...

Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы»
Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы»

Исследователи из Томского политехническог...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Молодых и заслуженных ученых наградили в Хабаровске
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN