碳纖維
 

    從汽車(chē)前后蓋板到電子產(chǎn)品外殼，輕質(zhì)高強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料日漸流行；然而當(dāng)這些消費(fèi)品舊了壞了，身上覆蓋的黑色新材料卻難以消解，更何談二次利用。但上海交大18日宣布，經(jīng)過(guò)5年來(lái)的前瞻攻關(guān)，成功開(kāi)發(fā)出擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳纖維復(fù)合材料廢棄物低成本回收技術(shù)和裝備，達(dá)到具有國(guó)際水平的規(guī)模化生產(chǎn)能力，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域空白。

    從飛機(jī)、汽車(chē)、自行車(chē)到賽艇，從球拍、釣竿、登山杖到船槳，由碳纖維制成的熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料，即碳纖維復(fù)合材料，被喻為當(dāng)今世界的“新材料之王”.它們只有頭發(fā)絲十分之一細(xì)，強(qiáng)度卻是鋼的十倍。正是由于其耐高溫高壓、不溶又不熔的“金鐘罩”特性，也極難進(jìn)行回收。預(yù)測(cè)至2020年，全球廢棄的碳纖維復(fù)合材料制品可達(dá)5萬(wàn)噸，其中碳纖維成分2.5萬(wàn)噸以上，按平均價(jià)格200元/千克計(jì)算，價(jià)值約合人民幣50億元。其力學(xué)強(qiáng)度和電、磁、熱性能，幾乎與原有碳纖維相當(dāng)，可用來(lái)重新制備高性能復(fù)合材料。若通過(guò)掩埋或焚燒方法處理，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)資源。

    為打通“黑科技”的這道瓶頸，上海交大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王新靈教授團(tuán)隊(duì)得到市發(fā)改委“上海交大大型民機(jī)創(chuàng)新工程”項(xiàng)目資助，由楊斌副教授負(fù)責(zé)研發(fā)規(guī)模化新型裂解回收技術(shù)，目前實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料廢棄物的年處理能力超過(guò)200噸。據(jù)了解，全球僅德國(guó)、日本和美國(guó)的3家公司擁有回收處理碳纖維復(fù)合材料廢棄物的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。與國(guó)際相比，交大回收技術(shù)在廢棄物處理前可保留其大尺寸，免除廢棄物切割、粉碎工序，更重要的是保持了再生碳纖維的足夠長(zhǎng)度，提高了再利用價(jià)值。楊斌告訴記者，這套技術(shù)路徑只需花費(fèi)原先1/3的能耗，就可重新實(shí)現(xiàn)原材料90%的高性能。

    先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域著名專(zhuān)家杜善義院士表示，這是對(duì)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域做出的突破性貢獻(xiàn)，涉及產(chǎn)業(yè)發(fā)展可持續(xù)性的戰(zhàn)略問(wèn)題。據(jù)悉，經(jīng)上海交大研發(fā)，航空航天復(fù)合材料廢棄物不能填埋、在倉(cāng)庫(kù)中大量堆積無(wú)法消化的問(wèn)題現(xiàn)已成功解決。未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)將為汽車(chē)輕量化、低碳化發(fā)展提供共性技術(shù)保障和環(huán)保合規(guī)依據(jù)，為綠色制造、循環(huán)經(jīng)濟(jì)打下基礎(chǔ)。

    延伸閱讀

     碳纖維（carbon fiber,簡(jiǎn)稱(chēng)CF），是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。

    碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。

    應(yīng)用領(lǐng)域：復(fù)合材料，土木建筑，航空航天，汽車(chē)材料，纖維加固，體育用品。

責(zé)任編輯：班英飛

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