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一种低成本复合材料剥离新技术
发布时间:2020-05-26   浏览次数:132

近日,来自英国科研人员开发出一项新技术,它可通过利用简单热源便可快速、廉价地实现复合材料结构的分离或剥离。为了实现复合材料零件易于使用、维修和拆卸,位于布里斯托尔的国家复合材料中心(NCC)与牛津布鲁克斯大学联合开发了该技术,并有望对包括汽车、飞机和风力涡轮机等结构件的使用和报废回收产生重大影响。

牛津布鲁克斯大学的研究人员证明,只需通过将少量的可膨胀石墨或可热膨胀的微球添加到通常用于粘结复合材料零件的结构粘合剂中,进一步通过将接合点的温度提高到大约160°C,可以在短短的六秒钟内分离出复合材料零件。而NCC现已证明,作为英国技术推动计划的一部分,这种新方法可在工业规模上发挥作用,该计划旨在将新想法从实验室转移到市场。

添加剂对正常运行中组件的性能影响很小,但是当加热到所需温度时,会施加力使组件“弹开”。这意味着在不久的将来,复合材料组件可以在制造过程中轻松地重新放置和重新使用,从而减少浪费并允许进行维修,并在使用寿命结束时提高回收效率。

NCC研究工程师露西·埃格斯顿(Lucy Eggleston)表示:“这真是令人激动的技术突破,特别是对于复合材料的可持续性而言,这对整个行业而言也是一个重要的挑战。从历史上看,当零件损坏或达到使用寿命时,会将其分类为废物并丢弃。借助这项技术,我们可以将这些结构拆开以进行修复,重新配置或以不同的方式使用。这可能会增加组件的使用寿命终止策略,最终减少它们对环境的影响。”

例如,汽车行业正在寻求增加对复合材料和粘合部件的使用,减轻汽车重量。与此同时,汽车还必须拥有85%的可回收利用率,进而符合报废要求。新技术可以使技术工人利用简单的热风枪即可更换损坏零部件。材料的回收商可将整辆汽车放在低温热炉中,使得其结构在几秒钟内剥离分解出来。

利用该技术,其他可能受益的领域包括航空航天和风电叶片领域。目前一年大约有600架商用飞机报废,而很多现代机型大量使用昂贵的碳纤维。风力涡轮机叶片也是如此,叶片通常由具有轻木芯和金属或碳纤维/玻璃纤维蒙皮组成。据估计,当英国的海上涡轮发电机组达到其使用寿命时,“退役”时价值可能高达36.4亿英镑,到2035年每年将有10,000吨涡轮叶片被废弃。

“我们一直在研究剥离结构胶粘剂的方法,已经有大约十年的历史了,并且通过技术推动计划与NCC的合作使我们能够证明我们研究的技术准备就绪,”该项目负责人James Broughton教授说。“我们现在可以与业界合作,针对特定应用完全优化该技术,并根据需要对其进行定制。”


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来源: 碳纤维及其复合材料技术
 关键词:复合材料
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