據(jù)外媒報道，萊斯大學(xué)（Rice University）研究人員發(fā)現(xiàn)，碳納米管（CNT）纖維可以完全回收，而不損失其結(jié)構(gòu)或性能。這表明CNT纖維有望成為傳統(tǒng)材料（如金屬、聚合物和更大的碳纖維）的可持續(xù)替代品，眾所周知，這些材料很難回收。這一研究具有里程碑意義，是邁向可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要一步。

（圖片來源：萊斯大學(xué)）

萊斯大學(xué)Matteo Pasquali教授表示：“回收一直是材料行業(yè)的一個挑戰(zhàn)，其中碳纖維根本無法回收，只能把它們切成短段進(jìn)行降級循環(huán)。隨著CNT纖維的使用規(guī)模不斷擴(kuò)大，我們希望了解這些新材料未來是否能夠以及如何被回收。令人吃驚的是，我們發(fā)現(xiàn)碳納米管纖維的可回收潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有工程材料，從而為這一主要環(huán)境問題提供了解決方案。”

該團(tuán)隊使用了溶液紡絲CNT纖維，這是通過將纖維級商用CNT溶解在氯磺酸（一種常見的工業(yè)溶劑）中而制成的。在報廢回收過程中，不同公司以不同工藝制造的材料通常被聚集在一起，因此評估多材料源對纖維制造工藝和纖維性能的影響非常重要。由不同制造商生產(chǎn)的不同類型CNT制成的纖維，最初被加工成單獨的單一來源原始纖維，然后合并并與氯磺酸混合以進(jìn)行回收。令人吃驚的是，這兩種纖維混合后發(fā)生完全再溶解，沒有跡象表明兩種源材料分離成不同的液相。這種再溶解材料被紡成混合源再生纖維，并保留與原始纖維相同的結(jié)構(gòu)和取向。

化學(xué)研究生Michelle Durán-Chaves表明：“通過使用兩種不同來源的碳納米管，我們確保回收過程能夠體現(xiàn)現(xiàn)實生活條件。值得一提的是，這種回收纖維表現(xiàn)出同等的機(jī)械強(qiáng)度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和排列性，這在工程材料領(lǐng)域是前所未有的。”

這項研究揭示了幾項重要發(fā)現(xiàn)，使CNT纖維成為可持續(xù)實踐進(jìn)程中的有前景材料。其中最重要的是，CNT纖維具有完全可回收性。與傳統(tǒng)材料（特別是聚合物和碳纖維）在回收過程中質(zhì)量下降不同，回收后的CNT纖維可100%保留原始特性。研究人員Ivan R. Siqueira表示：“這意味著CNT纖維可以在高要求應(yīng)用中使用和重復(fù)使用，而不會影響性能，從而延長其生命周期，并減少對新原材料的需求。”

另外，研究人員證明，比起傳統(tǒng)的金屬和聚合物回收方法，CNT纖維的回收效率更高。這些傳統(tǒng)方法通常涉及高能耗、危險化學(xué)品或勞動密集型分類，而CNT纖維可以在不進(jìn)行分類的情況下進(jìn)行回收，因為不同來源的纖維可以結(jié)合起來，用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)再生材料。當(dāng)達(dá)到一定規(guī)模時，這種簡單的回收過程將明顯減少與材料制造相關(guān)的浪費、能耗和二氧化碳排放。

Durán-Chaves表示：“對航空航天、汽車和電子等行業(yè)，完全回收CNT纖維的能力具有廣泛的意義。研究人員希望，這能為實現(xiàn)可用于飛機(jī)、車輛、民用基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的完全可回收復(fù)合材料鋪平道路，最終幫助各行業(yè)減少環(huán)境影響。”