碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）應(yīng)用廣泛，但其回收仍是一個(gè)主要問(wèn)題。據(jù)外媒報(bào)道，在最近的一項(xiàng)研究中，早稻田大學(xué)（Waseda University）的研究人員展示了創(chuàng)新直接放電電脈沖方法，可以高效且環(huán)保地分離CFRP以回收優(yōu)質(zhì)碳纖維。預(yù)計(jì)這項(xiàng)工作將有助于實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的環(huán)境。

（早稻田大學(xué)）

隨著世界迅速發(fā)展，CFRP在實(shí)現(xiàn)技術(shù)和工業(yè)進(jìn)步方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這些復(fù)合材料重量輕且強(qiáng)度高，適合航空航天、汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電和運(yùn)動(dòng)器材等各個(gè)領(lǐng)域。然而，回收CFRP面臨著巨大的挑戰(zhàn)，廢料管理問(wèn)題日益緊迫。傳統(tǒng)回收方法需要高溫加熱或化學(xué)處理，這會(huì)導(dǎo)致高環(huán)境影響和高成本。此外，回收優(yōu)質(zhì)碳纖維也一直存在挑戰(zhàn)，在這方面電液破碎法被視為有前景選項(xiàng)。在這種技術(shù)中，由高壓放電等離子體產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波脈沖沿著不同材料的界面施加，從而分離各種成分。

雖然這種方法比較合算，但為了獲得更好的效果，早稻田大學(xué)創(chuàng)意科學(xué)與工程系教授Chiharu Tokoro領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，包括Keita Sato、Manabu Inutsuka和Taketoshi Koita，提出了一種新穎的直接放電電脈沖方法，可以有效地回收CFRP。

Tokoro表示：“在之前的研究中，我們已經(jīng)構(gòu)建了利用電脈沖現(xiàn)象在水中產(chǎn)生沖擊波的專(zhuān)業(yè)研究知識(shí)，以有效破碎難以加工的材料。然而，在鋰離子電池等應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)直接放電利用焦耳加熱和材料本身的蒸汽膨脹，比起依賴(lài)沖擊波更有利于實(shí)現(xiàn)高效分離。現(xiàn)在，我們將這種方法應(yīng)用于CFRP，假設(shè)它可以比當(dāng)前方法實(shí)現(xiàn)更有效的分離。”

直接放電電脈沖技術(shù)利用焦耳熱生成、所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和等離子體產(chǎn)生的膨脹力，無(wú)需加熱或使用化學(xué)品。通過(guò)檢測(cè)回收碳纖維的相應(yīng)物理特性（包括長(zhǎng)度、抗張強(qiáng)度、樹(shù)脂粘附力和結(jié)構(gòu)降解），以及纖維分離方面的能源效率，研究人員將該方法與電液破碎法進(jìn)行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種新技術(shù)對(duì)于碳纖維回收更有效。它可以保留相對(duì)較長(zhǎng)、強(qiáng)度更高的纖維，并將CFRP精確地分離成單個(gè)纖維，而不會(huì)在表面保留任何殘留樹(shù)脂。此外，與傳統(tǒng)替代方法相比，這種直接放電方法可將能源效率提高至少10倍，同時(shí)減少環(huán)境影響并促進(jìn)資源利用。

因此，該技術(shù)有望加速CFRP回收，為可持續(xù)社會(huì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。Tokoro表示：“該研究成果具有廣泛的應(yīng)用，適合從廢舊飛機(jī)部件、汽車(chē)廢料和風(fēng)力渦輪機(jī)葉片中回收CFRP。通過(guò)實(shí)現(xiàn)高效資源回收和減少環(huán)境影響，這一當(dāng)前創(chuàng)新將有利于各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。”