Nhựa gia cố bằng sợi carbon (CFRP) nhẹ hơn và bền hơn kim loại và được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm hàng không, hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và đồ thể thao. Trong những năm gần đây, nó cũng đã được áp dụng cho các ngành công nghiệp mới như vận chuyển hàng không, dẫn đến việc sử dụng nó ngày càng tăng và vấn đề xử lý chất thải. Tuy nhiên, CFRP không có khả năng phân hủy tự nhiên, phương pháp đốt ở nhiệt độ cao thải ra các chất độc hại và gây ô nhiễm môi trường nên việc phát triển công nghệ tái chế là cấp thiết.
Sơ đồ khái niệm về việc sử dụng chất thải CFRP (Nhựa gia cố bằng sợi carbon) làm vật liệu điện cực cho pin. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc
Một nhóm nghiên cứu do Yong-chae Jung, giám đốc Trung tâm nghiên cứu hội tụ RAMP (Trung tâm nghiên cứu hội tụ về khả năng di chuyển trên không, vật liệu và nền tảng có thể tái chế), dẫn đầu, đã phát triển một công nghệ tái chế hơn 99% vật liệu CFRP trong vòng hàng chục phút bằng cách sử dụng nước ở trạng thái siêu tới hạn, xảy ra trong điều kiện nhiệt độ và áp suất trên một mức nhất định. Công trình được công bố trên tạp chí Carbon.
Nước siêu tới hạn có độ phân cực, độ khuếch tán và mật độ cao cho phép nó chỉ loại bỏ có chọn lọc epoxy được ngâm tẩm trong CFRP để thu được sợi carbon tái chế. Các nhà nghiên cứu đã đạt được một hệ thống tái chế hiệu quả cao chỉ sử dụng nước mà không sử dụng bất kỳ chất xúc tác, chất oxy hóa hoặc dung môi hữu cơ nào. Họ cũng phát hiện ra rằng việc thêm glycine vào nước siêu tới hạn có thể nâng cấp CFRP thành sợi carbon tái chế pha tạp nguyên tử nitơ.
Sợi carbon tái chế này có độ dẫn điện tốt hơn sợi carbon tái chế thông thường. Đây là lần đầu tiên một quy trình tái chế duy nhất được sử dụng để tái chế và nâng cấp CFRP đồng thời trong vòng hàng chục phút, kiểm soát cấu trúc và tính chất của sợi tái chế.
Hình ảnh trước và sau của CFRP (Nhựa gia cố sợi carbon) được tái chế thành nước. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc
Đánh giá dung lượng pin của sợi carbon tái chế, tái chế và nguyên sơ. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc
Cho đến nay, sợi CFRP tái chế bị hạn chế sử dụng làm chất độn trong vật liệu tổng hợp do đặc tính không đồng nhất của chúng. Để so sánh, sợi carbon tái chế của nhóm hoạt động bằng hoặc tốt hơn than chì trong các đánh giá tế bào đồng xu khi được sử dụng làm điện cực trong pin di động điện tử.
Yong-chae Jung cho biết: “Khi lượng chất thải nhựa gia cố bằng sợi carbon (CFRP) ngày càng tăng trên toàn cầu, chúng tôi đã phát triển một công nghệ để tái chế chất thải này theo cách thân thiện với môi trường”.
"Đó là một thành tựu nghiên cứu có ý nghĩa, không chỉ làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon mà còn thể hiện một chu trình hiệu quả của các nguồn tài nguyên có thể chuyển đổi thành vật liệu điện cực pin cho phương tiện di động điện tử."
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
Nhựa gia cố bằng sợi carbon (CFRP) nhẹ hơn và bền hơn kim loại và được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm hàng không, hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và đồ thể thao. Trong những năm gần đây, nó cũng đã được áp dụng cho các ngành công nghiệp mới như vận chuyển hàng không, dẫn đến việc sử dụng nó ngày càng tăng và vấn đề xử lý chất thải. Tuy nhiên, CFRP không có khả năng phân hủy tự nhiên, phương pháp đốt ở nhiệt độ cao thải ra các chất độc hại và gây ô nhiễm môi trường nên việc phát triển công nghệ tái chế là cấp thiết.
Sơ đồ khái niệm về việc sử dụng chất thải CFRP (Nhựa gia cố bằng sợi carbon) làm vật liệu điện cực cho pin. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc
Một nhóm nghiên cứu do Yong-chae Jung, giám đốc Trung tâm nghiên cứu hội tụ RAMP (Trung tâm nghiên cứu hội tụ về khả năng di chuyển trên không, vật liệu và nền tảng có thể tái chế), dẫn đầu, đã phát triển một công nghệ tái chế hơn 99% vật liệu CFRP trong vòng hàng chục phút bằng cách sử dụng nước ở trạng thái siêu tới hạn, xảy ra trong điều kiện nhiệt độ và áp suất trên một mức nhất định. Công trình được công bố trên tạp chí Carbon.
Nước siêu tới hạn có độ phân cực, độ khuếch tán và mật độ cao cho phép nó chỉ loại bỏ có chọn lọc epoxy được ngâm tẩm trong CFRP để thu được sợi carbon tái chế. Các nhà nghiên cứu đã đạt được một hệ thống tái chế hiệu quả cao chỉ sử dụng nước mà không sử dụng bất kỳ chất xúc tác, chất oxy hóa hoặc dung môi hữu cơ nào. Họ cũng phát hiện ra rằng việc thêm glycine vào nước siêu tới hạn có thể nâng cấp CFRP thành sợi carbon tái chế pha tạp nguyên tử nitơ.
Sợi carbon tái chế này có độ dẫn điện tốt hơn sợi carbon tái chế thông thường. Đây là lần đầu tiên một quy trình tái chế duy nhất được sử dụng để tái chế và nâng cấp CFRP đồng thời trong vòng hàng chục phút, kiểm soát cấu trúc và tính chất của sợi tái chế.
Hình ảnh trước và sau của CFRP (Nhựa gia cố sợi carbon) được tái chế thành nước. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc
Đánh giá dung lượng pin của sợi carbon tái chế, tái chế và nguyên sơ. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc
Cho đến nay, sợi CFRP tái chế bị hạn chế sử dụng làm chất độn trong vật liệu tổng hợp do đặc tính không đồng nhất của chúng. Để so sánh, sợi carbon tái chế của nhóm hoạt động bằng hoặc tốt hơn than chì trong các đánh giá tế bào đồng xu khi được sử dụng làm điện cực trong pin di động điện tử.
Yong-chae Jung cho biết: “Khi lượng chất thải nhựa gia cố bằng sợi carbon (CFRP) ngày càng tăng trên toàn cầu, chúng tôi đã phát triển một công nghệ để tái chế chất thải này theo cách thân thiện với môi trường”.
"Đó là một thành tựu nghiên cứu có ý nghĩa, không chỉ làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon mà còn thể hiện một chu trình hiệu quả của các nguồn tài nguyên có thể chuyển đổi thành vật liệu điện cực pin cho phương tiện di động điện tử."
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
